Uporabne spojine in materiali na osnovi lignina in barvil invazivnih tujerodnih rastlinHorvat, Monika (Avtor) Iskra, Jernej (Mentor) invazivne tujerodne rastlineH2O2oksidacijazelena in trajnostna kemijabiomasaligninferulna kislinavanilinnaravna barvilaemodinHCoV-NL63prevlekeVedno večja ozaveščenost o okoljski problematiki usmerja veliko pozornosti pridobivanju snovi iz naravnih obnovljivih virov. Lignocelulozna biomasa predstavlja glavni obnovljivi vir organskega ogljika na zemlji ter s tem naravni vir za pridobivanje kemikalij. V okviru doktorske disertacije smo raziskali možnosti valorizacije in nadgradnje najmanj izkoriščenih komponent rastlinske biomase invazivnih tujerodnih rastlin (ferulna kislina, lignin, sekundarni metaboliti). Raziskali smo oksidativno cepitev dvojne in enojne vezi C–C, ki je iz sintetičnega vidika izredno pomembna reakcija za razgradnjo kompleksnih molekul iz biomase. Z uporabo oksidanta H2O2 ter katalizatorja V2O5, smo razvili metodo za selektivno oksidativno cepitev dvojne C–C vezi. Metoda omogoča selektivno pretvorbo derivatov cimetove kisline do benzaldehidov, benzokinonov ali benzojskih kislin. Selektivnost reakcije je odvisna od izbire topila. Derivate p-hidroksicimetove kisline smo v DME selektivno pretvorili do ustreznih benzaldehidov ter v TFE do benzokinonov. Derivate cimetove kisline in stirene, ki na para mestu nimajo hidroksilne skupine pa smo v MeCN selektivno pretvorili do benzojskih kislin. Metoda je primerna tudi za selektivno pretvorbo ferulne kisline do vanilina (91 %) v prisotnosti 7 ekv. 30 % H2O2 ter 5 mol% katalizatorja V2O5. Oksidativna cepitev enojne C–C vezi pa igra pomembno vlogo pri pretvorbi lignina do platformnih kemikalij. Predhodno razvito metodo na osnovi H2O2/V2O5 smo razširili na različne vrste lignina. Uporabili smo komercialno dostopen lignin ter realne vzorce organosolv in kraft lignina japonskega dresnika, octovca in smreke. Zaradi raznolike strukture ligninskih vzorcev, ki smo jo določili z NMR spektroskopijo smo oksidativno razgradnjo študirali posebej na vseh treh tipih vzorcev. V DME smo uspešno pretvorili komercialni lignin ter kraft lignin smreke do vanilina (izkoristek: 9,9 % in 7,6 %), kraft lignin japonskega dresnika pa smo depolimerizirali do mešanice aromatskih produktov. IAPS so bogate z različnimi strukturnimi tipi naravnih barvil, ki smo jih izolirali z ekstrakcijo. Emodin, izoliran iz korenik japonskega dresnika smo kemijsko modificirali z uvedbo različnih funkcionalnih skupin z nitriranjem, sulfoniranjem in halogeniranjem. S kemijsko spremembo strukture emodina smo vplivali na njegove barvne, vezavne, protivirusne ter protibakterijske lastnosti. Emodine smo fotokemijsko okarakterizirali ter jih uporabili kot fotokatalizatorje v reakcijah reduktivne aktivacije aril halidov. Na knjižnici spojin emodina smo izvedli tudi študijo vpliva strukture na protivirusno aktivnost proti HCoV-NL63. Jodiran emodin E-3I in bromiran emodin E-2Br sta izkazala primerljivo protivirusno aktivnost kot Remdesivir, ki je že odobren za uporabo v nujnih primerih proti COVID-19. Derivate emodina smo uspešno vezali na tekstilni material (volno in poliamid), ki je izkazal protibakterijsko aktivnost proti bakterijam S. aureus. Rezultati kažejo, da se kljub vezavi spojin na tekstilni material ohrani njihova protibakterijska aktivnost. Emodin, ekstrakte iz IAPS ter lignin in PHA smo uspešno inkorporirali tudi v prevleke silanskega tipa, ki omogočajo pripravo barvnih ter transparentnih hidrofobnih premazov za steklo in les.20222022-06-30 09:30:00Doktorsko delo/naloga137768sl