For Bachelor Students

Informatie voor Bachelor Studenten

1. Reserach programma

De synthese van nieuwe organische moleculen met interessante biologische, farmacologische, optische of andersoortige eigenschappen blijft een grote uitdaging voor de chemicus. Recente ontwikkelingen hebben er voor gezorgd dat met name het op een ‘schone’ en efficiënte manier kunnen maken van moleculen een belangrijke opdracht voor de toekomst is. Een belangrijke rol in het ontwikkelen van dergelijke ‘schone’ syntheses is weggelegd voor katalyse in algemene zin en voor homogene katalyse in het bijzonder.

De homogene katalyse maakt gebruik van de unieke mogelijkheden die metaalionen, mits omringd door de juiste liganden, bieden voor het activeren en coördineren van reacties tussen moleculen. De vakgroep is actief betrokken bij meerdere aspecten van de homogene katalyse. Zo worden enerzijds nieuwe overgangsmetaalcomplexen ontworpen en gesynthetiseerd met het oog op nieuwe chemische reactiviteit en nieuwe katalytisch eigenschappen, en wordt anderzijds getracht specifieke chemische reacties te katalyseren m.b.v. homogene katalysatoren. Daarnaast worden nieuwe procedures bestudeerd waarmee katalytische processen op een efficiëntere manier kunnen worden uitgevoerd. Hierbij valt te denken aan het verankeren van katalysatoren op dragermaterialen waardoor katalysator- of productscheiding eenvoudiger wordt, of waardoor scheidingen achterwege gelaten kunnen worden en reactie-‘cascades’ uitgevoerd kunnen worden. Belangrijke inspiratiebronnen bij het ontwerpen van nieuwe katalysatoren en katalytische procedures zijn de actieve centra van metallo-enzymen en biologische reactie-‘cascades’.

Naast het homogeen katalytisch onderzoek vormt de moleculaire architectuur van organische materialen een belangrijk onderzoeksthema. Dit houdt in dat er wordt gewerkt aan het ontwerp, de synthese en karakterisering van organische verbindingen en daarvan afgeleide aggregaten en/of polymeren. Deze systemen bezitten bijzondere structuurkenmerken, bijzondere fysische eigenschappen en/of chemische eigenschappen, die o.a. toepassing vinden in de materiaalkunde, optica, elektronica en katalyse.

 Actuele onderzoeksthema’s:

• Organometaal chemie: nieuwe homogene katalysatoren, bijv. voor de katalytische omzetting van biomassa
• Bioanorganische chemie: synthetische modellen voor ijzer-enzymen en hierop gebaseerde homogene oxidatiekatalysatoren.
• Het verankeren van metaalcomplexen aan oplosbare of onoplosbare dragermaterialen, zoals dendrimeren of silica.
• De ontwikkeling van semi-synthetische enzymen, waarin een organometaalcomplex veran.
• Coördinatie chemie en Katalyse met multimetallische complexen.
• Geadvanceerde charaterisering van complexe biomassa stromen.
• Nieuwe concepten in coöperatieve katalyse.
• Afvangen en gebruiken van CO₂.
• Hybride Organische/Anorganische materialen.

De vakgroep heeft het merendeel van de benodigde faciliteiten voor het uitvoeren van het onderzoek in eigen beheer. Voor het katalyse-onderzoek beschikt de vakgroep over alle faciliteiten om de vaak zeer reactieve organometaalverbindingen te kunnen hanteren en analyseren. Daarbij worden alle gebruikelijke scheidingstechnieken (kristallisatie, destillatie, gaschromatografie, hoge druk vloeistof-chromatografie) en spectroscopische technieken (multikern-NMR, UV/VIS, IR, GC/MS, etc.) toegepast. Voor kristalstructuurbepalingen wordt nauw samengewerkt met de vakgroep Kristal- en Structuurchemie.

Hoewel experimenteel werk verreweg de belangrijkste component van het organisch chemisch onderzoek is, wordt ook quantummechanisch rekenwerk in zowel de ontwerp- als de interpretatiefase veelvuldig toegepast. Het rekenwerk wordt veelal uitgevoerd in nauwe samenwerking met de theoretische chemie groep.

 2. Invulling van de bachelorthesis (3e studiejaar, 15 ects)

Coördinatoren: dr. A.A. Thevenon

Docenten: dr. A.A. Thevenon, dr. ing. D.L.J. Broere, prof. dr. R.J.M. Klein Gebbink, prof. dr. P.C.A. Bruijnincx, Dr. M.-E. Moret

Studenten voeren een deelproject uit in één van de lopende onderzoeken onder begeleiding van en in samenwerking met een promovendus. De studenten leren de technieken toe te passen die nodig zijn voor het veilig maken van en het omgaan met organometaalverbindingen, reagentia, polymeren, etc., waarna afhankelijk van het gekozen onderwerp gekeken wordt naar de praktische aspecten van selectieve organische reacties, zoals het invoeren van chirale centra in moleculen, katalyse door metaalcomplexen, het hechten van katalytische moleculen aan dendrimeren, katalysator-recycling, etc. Identificatie van de gemaakte verbindingen gebeurt door spectroscopische en fysisch-chemische analyse (NMR, IR, UV/VIS, GC-MS, associatiegraad metingen, e.d.).

De theoretische component bestaat uit het verwerken van de meetresultaten, verslaglegging en mondelinge presentatie (in het Engels).

Aanbevolen organisch chemische voorkennis: Organisch Chemie (2e en 3e studiejaar); Katalyse (3e studiejaar).