Σύνθεση, δομικός χαρακτηρισμός και μελέτη βιοαποικοδομησιμότητας νέας γενιάς Ιοντικών Υγρών

Σταματόπουλος, Γρηγόριος-Γεώργιος; Stamatopoulos, Grigorios-Georgios

dc.contributor.author	Σταματόπουλος, Γρηγόριος-Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Stamatopoulos, Grigorios-Georgios	en
dc.date.accessioned	2024-03-26T09:25:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59055
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26751
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πράσινη χημεία	el
dc.subject	Πράσινοι διαλύτες	el
dc.subject	Ιοντικά υγρά	el
dc.subject	Πρωτικά ιοντικά υγρά	el
dc.subject	Αμινοξέα	el
dc.subject	Χολίνη	el
dc.subject	Βιοαποικοδομησιμότητα	el
dc.subject	Φασματοσκοπία NMR	el
dc.subject	Green chemistry	en
dc.subject	Green solvents	en
dc.subject	Ionic liquids	en
dc.subject	Protic ionic liquids	en
dc.subject	Amino acids	en
dc.subject	Choline	en
dc.subject	Biodegradability	en
dc.subject	NMR Spectroscopy	el
dc.subject	BOD5	en
dc.title	Σύνθεση, δομικός χαρακτηρισμός και μελέτη βιοαποικοδομησιμότητας νέας γενιάς Ιοντικών Υγρών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πράσινη Χημεία	el
heal.dateAvailable	2025-03-25T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-03
heal.abstract	Τις τελευταίες δεκαετίες, ένας κλάδος της Χημείας που έχει αποτελέσει σημαντικό χώρο μελέτης είναι η Πράσινη Χημεία, η οποία αποτελεί μια νέα φιλοσοφία, μια νέα προσέγγιση στην έρευνα και ανάπτυξη χημικών διεργασιών. Η Πράσινη Χημεία βασίζεται σε 12 αρχές που χρησιμοποιούνται ως κατευθυντήριες για το σχεδιασμό ασφαλέστερων αντιδράσεων και διαδικασιών για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Η ανάπτυξη και η χρήση Πράσινων Διαλυτών αποτελούν σημαντική εφαρμογή της Πράσινης Χημείας. Ένα από τα κυριότερα είδη Πράσινων Διαλυτών είναι τα Ιοντικά Υγρά, τα οποία είναι ενώσεις που αποτελούνται αποκλειστικά από ιόντα, και συνηθέστερα εμφανίζουν σημείο τήξης κάτω των 100°C. Τα Ιοντικά Υγρά αποτελούν πολλά υποσχόμενους διαλύτες καθώς μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να έχουν επιθυμητές φυσικοχημικές ιδιότητες και πράσινο χαρακτήρα (χαμηλή τοξικότητα, υψηλή βιοαποικοδομησιμότητα) για χρήση σε διάφορες εφαρμογές. Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η σύνθεση 11 Ιοντικών Υγρών με κύριο συστατικό αμινοξέα (Amino Acid Ionic Liquids, AAILs). Ως υποκατηγορία των Πρωτικών Ιοντικών Υγρών (Protic Ionic Liquids, PILs), τα AAILs συντίθενται μέσω μίας αντίδρασης εξουδετέρωσης οξέος και βάσης κατά Brønsted. Στη συγκεκριμένη μελέτη, ως βάση χρησιμοποιήθηκε το υδροξείδιο της χολίνης (ChOH) και ως οξύ χρησιμοποιήθηκαν επιλεγμένα αμινοξέα. Τα Ιοντικά Υγρά εξετάστηκαν ως προς τα δομικά τους χαρακτηριστικά με φασματοσκοπία NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Στη συνέχεια, έγινε μελέτη της βιοαποικοδομησιμότητάς τους, καθώς η βιοαποικοδομησιμότητα αποτελεί ένα κύριο κριτήριο ποσοτικοποίησης του πράσινου χαρακτήρα τους. Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του προσδιορισμού της παραμέτρου BOD5 (Biological Oxygen Demand), δηλαδή του υπολογισμού της ποσότητας οξυγόνου που καταναλώνεται κατά τη βιοαποικοδόμηση του Ιοντικού Υγρού σε διάστημα 5 ημερών. Τέλος, επιχειρήθηκε η πιθανή συσχέτιση της δομής των ανιόντων που περιέχει το κάθε Ιοντικό Υγρό και της βιοαποικοδομησιμότητάς του. Συνολικά, επετεύχθη σύνθεση 11 AAILs, 10 εκ των οποίων μπορούν να χαρακτηριστούν ως πλήρως βιοαποικοδομήσιμα αφού ξεπέρασαν ποσοστό βιοαποικοδόμησης 60% σε διάστημα μόλις 5 ημερών, και ένα βρέθηκε να είναι πιθανώς πλήρως βιοαποικοδομήσιμο, αφού πλησίασε αυτό το ποσοστό σε διάστημα 5 ημερών. Το όριο για να θεωρηθεί ένα Ιοντικό Υγρό πλήρως βιοαποικοδομήσιμο είναι ποσοστό βιοαποικοδομησιμότητας 60% σε διάστημα 28 ημερών. Δομικά χαρακτηριστικά των ανιόντων όπως μήκος της ανθρακικής αλυσίδας ή ομάδες όπως υδροξύλιο και καρβοξύλιο φαίνεται ότι επιδρούν στη βιοαποικοδομησιμότητα, κάτι που επιβεβαιώνεται και από άλλες βιβλιογραφικές μελέτες.	el
heal.abstract	In the last few decades, a branch of Chemistry that has been an important field of study is Green Chemistry, which is a new philosophy, a new approach to the research and development of chemical processes. Green Chemistry is based on 12 principles that are used as guidelines for the design of safer reactions and processes for people and the environment. The development and use of Green Solvents is an important application of Green Chemistry. One of the main types of Green Solvents is Ionic Liquids, which are compounds composed entirely of ions, that usually have melting points below 100°C. Ionic Liquids are a promising type of solvents, as they can be designed to have the desired physicochemical properties and green character (low toxicity, high biodegradability) for use in various applications. In the present diploma thesis, the synthesis of 11 Amino Acid Ionic Liquids (AAILs) was studied. Being a type of Protic Ionic Liquid (PIL), AAILs are synthesized through a neutralization reaction between a Brønsted acid and base. In this study, cholinium hydroxide (ChOH) was used as the base, and selected amino acids were used as the acid. The Ionic Liquids were examined with regard to their structural properties through NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy. Then, their biodegradability was studied, as biodegradability is an important quantifier of their green character. The method used was determination of the parameter BOD5 (Biological Oxygen Demand), meaning the calculation of the amount of oxygen consumed by the biodegradation of the Ionic Liquid during a 5 day period. Finally, the establishment of a possible correlation between the structure of the anions of each Ionic Liquid and their biodegradability was attempted. In total, 11 AAILs were successfully synthesized, 10 of which can be characterized as fully biodegradable as they surpassed 60% biodegradation in a span of just 5 days, and one was found to be potentially fully biodegradable, as it neared that percentage in 5 days. The threshold for an Ionic Liquid to be considered fully biodegradable is 60% biodegradation in a span of 28 days. Structural properties of the anions such as carbon chain length or groups such as hydroxyl and carbonyl groups seem to have an effect on biodegradability, as confirmed by other studies.	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Αχιλλέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	65 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false