Εργαστήριο Οργανικής Χημείας

ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Η σύσταση της σχολής Χημικών Μηχανικών ως ανωτάτης σχολής πραγματοποιήθηκε με βασιλικό διάταγμα της 11 Νοεμβρίου 1917, αριθμός ΦΕΚ 262/15-11-1917 και λειτούργησε μετά την εισαγωγή σπουδαστών το 1918. Η Οργανική Χημεία εντάχθηκε ως μάθημα το ακαδημαϊκό έτος 1918-1919 (ΦΕΚ 241/18-11-1918). Διευθυντής του εργαστηρίου και πρώτος καθηγητής Οργανικής Χημείας ο Τηλέμαχος Κομνηνός.

Δραστηριότητες

Στις εκπαιδευτικές δραστηριότητες του εργαστηρίου ανήκουν:

τα μαθήματα κορμού:

«Οργανική Χημεία» και «Εργαστήριο Οργανικής Χημείας» του 4ου εξαμήνου σπουδών τα περιεχόμενα των οποίων περιγράφονται στην ιστοσελίδα:

https://courses.chemeng.ntua.gr/organic_chemistry

Το μάθημα επιλογής «Επιλεγμένα θέματα βιοοργανικής χημείας και χημείας φυσικών προϊόντων» του 5ου εξαμήνου σπουδών τα περιεχόμενα του οποίου περιγράφονται στην ιστοσελίδα:

https://courses.chemeng.ntua.gr/bioorganic_and_natural_products_chemistry

Το μάθημα εμβάθυνσης (κατεύθυνση περιβάλλον-ενέργεια) του 8ου εξαμήνου σπουδών «πράσινη χημεία και μηχανική»:

https://www.chemeng.ntua.gr/the_course/Green_Chemistry_and_Engineering

Το μάθημα εμβάθυνσης (κατεύθυνση τρόφιμα-βιοτεχνολογία) του 9ου εξαμήνου σπουδών «Φαρμακευτική Χημεία και Τεχνολογία»:

https://courses.chemeng.ntua.gr/pharmaceutical_chemistry_and_technology

Επιπλέον το εργαστήριο συμμετέχει στη διδασκαλία του μαθήματος κορμού του 5ου εξαμήνου σπουδών «Αρχές Κυτταρικής Βιολογίας και Βιοχημείας»

Στις ερευνητικές δραστηριότητες του εργαστηρίου εντάσσονται:

1) Η ανάπτυξη μεθοδολογίας σύνθεσης οργανικών ενώσεων-Μελέτη δομής οργανικών ενώσεων με φασματοσκοπικές μεθόδους: ανάπτυξη μεθοδολογιών οργανικής σύνθεσης σε υγρή και στερεή φάση, μελέτη δομής και διαμορφωτική ανάλυση συνθετικών οργανικών ενώσεων και φυσικών προϊόντων με φασματοσκοπικές τεχνικές [1D και 2D NMR, φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR) και Φασματομετρία μάζας (EI-MS και ESI-MSn)].

2) Η Φαρμακευτική Χημεία: (α) Σχεδιασμός και σύνθεση νέων βιοδραστικών μορίων (ετεροκυκλικών ενώσεων, φυσικών προϊόντων και αναλόγων τους) και μελέτη της βιολογικής δράσης τους και (β) Απομόνωση φυσικών προϊόντων από φυτικές πρώτες ύλες-ταυτοποίηση δομής  και αξιολόγηση βιολογικής δράσης.

3) Η Πράσινη Χημεία και Μηχανική: (α) Σύνθεση και μελέτη φυσικοχημικών ιδιοτήτων και βιοαποικοδομησιμότητας ιοντικών υγρών (ΙΥ) και Βαθέως Ευτηκτικών Διαλυτών (Deep Eutectic Solvents, DES) και εφαρμογές τους στην Οργανική Σύνθεση (σε συνδυασμό με τεχνικές υψηλής ενέργειας όπως μικροκύματα και υπέρηχοι), στην ανάπτυξη πράσινων διεργασιών εκχύλισης φυτικών πρώτων υλών και βιομάζας, ως αναγωγικά και προστατευτικά μέσα για τη σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου, ως διαλύτες για βιοκαταλυτικές οξειδώσεις, ως συν-διαλύτες για τη διάσπαση του αζεότροπου αιθανόλης-νερού, ως προσθέτα για την κρυστάλλωση πρωτεϊνών και ως θεραπευτικοί Βαθέως Ευτηκτικοί Διαλύτες και (β) Σύνθεση οργανικών ενώσεων με χρήση ενζύμων ως βιοκαταλύτες.

4) Η Νανοτεχνολογία: εγκλεισμός βιοδραστικών μορίων (όπως φυσικών προϊόντων, συνθετικών μορίων), φυτικών εκχυλισμάτων και αιθερίων ελαίων σε νανοφορείς (βιοδιασπώμενα πολυμερή, φυσικούς πολυσακχαρίτες, κύτταρα ζυμομυκήτων, λιποσωμικούς νανοφορείς νέας γενιάς) για εφαρμογές στην ιατρική, τη φαρμακευτική, τα καλλυντικά και τα τρόφιμα. Σε κάθε περίπτωση νανοσυστήματος που αναφέρεται ανωτέρω, πραγματοποιείται μελέτη των παραμέτρων που επηρεάζουν τη διεργασία (όπως π.χ. μοριακό βάρος πολυμερούς, λόγος φόρτωσης δραστικής ουσίας (drug loading), μέθοδος γαλακτωματοποίησης, επιφανειοδραστική ουσία κ.ά.) και βελτιστοποίηση της διεργασίας μέσω πειραματικού σχεδιασμού. Τα παραγόμενα νανοσυστήματα χαρακτηρίζονται ως προς το μέσο μέγεθος, το δείκτη πολυδιασποράς, το ζ-δυναμικό (μέθοδος δυναμικής σκέδασης φωτός), τη μορφολογία (ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης), την απόδοση εγκλεισμού και τη δομή (φασματοσκοπία NMR, FT-IR). Μελετώνται ο ρυθμός, η κινητική και ο μηχανισμός αποδέσμευσης της εγκλεισμένης ουσίας από τον νανοφορέα.

5) Τα υλικά:

Σχεδιασμός και σύνθεση οργανικών ενώσεων που ανήκουν στην κατηγορία των μικρομοριακών και μακρομοριακών ημιαγωγών (smallmolecule and macromolecule semiconductors) και μελέτη ιδιοτήτων τους.

Στο πλαίσιο της δραστηριότητας αυτής χρησιμοποιούνται χαμηλού κόστους πρώτες ύλες, οι οποίες εμφανίζουν συμπεριφορά μονωτή και επί των οποίων αναπτύσσεται, μέσω απλών αντιδράσεων, εκτεταμένο π-συζυγιακό σύστημα, παρέχοντας έτσι ενώσεις με αξιοσημείωτες ηλεκτρικές ιδιότητες. Επίσης, είναι δυνατός ο πολυμερισμός ορισμένων απ’ αυτές τις ενώσεις, που οδηγεί σε προϊόντα με τροποποιημένη ηλεκτρική συμπεριφορά.  

Σχεδιασμός, ανάπτυξη και προσδιορισμός ηλεκτροχημικής συμπεριφοράς νέων υβριδικών ανόργανων/οργανικών ημιαγώγιμων συστημάτων.

Α) μέθοδος πολλαπλών στρωμάτων

Πάνω σε υμένια ανόργανων ημιαγωγών αποτίθεται λεπτό υμένιο επιλεγμένης οργανικής ενώσεως, η οποία συντίθεται προς το σκοπό αυτό και η οποία λειτουργεί είτε ως δότης είτε ως δέκτης ηλεκτρονίων. Η οργανική ένωση φαίνεται ότι αντιδρά σε κατάλληλη θερμοκρασία, αναπτύσσοντας κάποιου τύπου δεσμό με το ανόργανο υμένιο. Είναι δυνατή ακολούθως η ανάπτυξη διαδοχικών ανόργανων και οργανικών στρωμάτων.

Β) μέθοδος ηλεκτραπόθεσης

Στο λουτρό ηλεκτραπόθεσης ανοργάνων αλάτων στοιχείων της 12ης & 16ης ομάδας προστίθενται επιλεγμένες οργανικές ενώσεις (εμπορικά διαθέσιμες ή εργαστηριακά συντιθέμενες) και οι οποίες είτε εντάσσονται στο πλέγμα είτε τροποποιούν τη δομή μεταβάλλοντας τις ημιαγώγιμες ιδιότητες του παρασκευαζόμενου λεπτού υμενίου.

Οι υβριδικοί ημιαγωγοί που αναπτύσσονται με τις ανωτέρω μεθόδους, ελέγχονται φασματοσκοπικά και χαρακτηρίζονται ως προς ορισμένες φυσικές τους ιδιότητες.

Εξοπλισμός Εργαστηρίου Οργανικής Χημείας

Το Εργαστήριο Οργανικής Χημείας είναι άρτια εξοπλισμένο για τη διεξαγωγή πειραματικών διεργασιών που αφορούν στην σύνθεση και τη μελέτη οργανικών ενώσεων και υλικών. Το Εργαστήριο διαθέτει:

  • Φασματογράφο πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού NMR,
  • Φασματοφωτόμετρο υπεριώδους-ορατού (UV-Vis) με σφαίρα ολοκλήρωσης (integration sphere)
  • Υγρό χρωματογράφο υψηλής πίεσης (HPLC) με ανιχνευτή UV,
  • Αντιδραστήρα μικροκυμάτων (microwave reactor),
  • Αντιδραστήρα υπερήχων (ultrasonic reactor)
  • Mηχανικό αναδευτήρα (shaker),
  • Φυγόκεντρο
  • Ψυχόμενη Υπερφυγόκεντρο
  • Περιστροφικούς εξατμιστήρες εξοπλισμένους με ρυθμιστές πίεσης
  • Λουτρό υπερήχων
  • Probe υπερήχων
  • Συσκευή μέτρησης του βιολογικά απαιτούμενου οξυγόνου.
  • Λυοφιλοποιητή

Ερευνητικά  Έργα-Έργα Παροχής Υπηρεσιών

Οι ερευνητικές ομάδες του Εργαστηρίου Οργανικής Χημείας έχουν αναπτύξει επιτυχείς και αποδοτικές συνεργασίες με μεγάλο αριθμό ερευνητικών ομάδων από Πανεπιστήμια, ερευνητικά ιδρύματα και εταιρείες της Ελλάδας και του εξωτερικού και έχουν συμμετάσχει/συμμετέχουν σε σημαντικό αριθμό ανταγωνιστικών ερευνητικών προγραμμάτων.

Ενδεικτικά αναφέρονται ορισμένα από τα τρέχοντα ερευνητικά προγράμματα:

1. ΓΓΕΤ-Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ Α’ Κύκλος (2018-2021): «Πολυλειτουργικά νανοσυστήματα με φυσικούς θεραπευτικούς παράγοντες για την αντιμετώπιση της οστεοαρθρίτιδας  (NANOARTHRITIS)

Αντικείμενο του έργου είναι η ανάπτυξη ενός καινοτόμου ενέσιμου ιατροτεχνολογικού προϊόντος για την οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ) γόνατος που θα στηρίζεται στον εγκλεισμό φυσικών θεραπευτικών παραγόντων (φυσικά προϊόντα με αποδεδειγμένη αντιφλεγμονώδη ή/και αντιοξειδωτική δράση) σε βιοσυμβατές και βιοαποικοδομήσιμες, μη τοξικές μήτρες εγκλεισμού. Τα νανοσυστήματα θα ανήκουν στην κατηγορία των «πολυλειτουργικών» νανοσωματιδίων μέσω των οποίων επιτυγχάνονται ταυτόχρονα διαφορετικές θεραπευτικές δράσεις και ελεγχόμενη μεταφορά και αποδέσμευση στην πάσχουσα περιοχή.

2. ΓΓΕΤ-Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ Β’ Κύκλος (2020-2023): «Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων αρωματικών φυτών για την παρασκευή εντομοπροστατευτικών σε καλλιέργειες κηπευτικών (ΑιθΕΝΤολ)

Αντικείμενο του έργου είναι η ανάπτυξη εντομοπροστατευτικών, φυσικής προέλευσης με βάση τα αιθέρια έλαια αρωματικών φυτών. Κύριος στόχος του έργου είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων μεθόδων για την αξιοποίηση αιθέριων ελαίων εγχώριων αρωματικών φυτών ως πηγών νέων υλικών για εντομοκτόνα νέας γενιάς. Ειδικότερα, θα αναπτυχθεί τεχνολογία αιχμής που βασίζεται στον εγκλεισμό δραστικών ουσιών σε βιοσυμβατούς και βιοαποικοδομήσιμους φορείς φυσικής προέλευσης. Ως φορείς εγκλεισμού θα χρησιμοποιηθούν τα κύτταρα ζυμομυκήτων, μικροφύκη  και β-κυκλοδεξτρίνη (β-CD). Τα τελικά προϊόντα μετά την εργαστηριακή βελτιστοποίησή τους, θα δοκιμαστούν σε πραγματικές συνθήκες πεδίου (συνθήκες αγρού).

3. ΕΛΚΕ ΕΜΠ Πρόγραμμα Ενίσχυσης Βασικής Έρευνας (2020-2022): Green approaches towards carbon-carbon bond formation reactions using solvents from the natural pool

Αντικείμενο του έργου είναι η ανάπτυξη νέων πράσινων μεθοδολογιών για αντιδράσεις σχηματισμού δεσμού C-C χρησιμοποιώντας ως διαλύτες και καταλύτες ιοντικά υγρά και βαθέως ευτηκτικούς διαλύτες.

4.  Ευρωπαϊκή Εταιρεία Κλινικής Μικροβιολογίας και Λοιμωδών Νοσημάτων (European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID) (2020-2021): Surface-enhanced Raman spectroscopy as a point-of-care diagnostic tool for COVID-19 and COVID-19 associated pulmonary aspergillosis: a pilot study Πρόκειται για ερευνητικό έργο σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του Επικ. Καθ. Ι. Μελετιάδη, Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών, Εργαστήριο Κλινικής Μικροβιολογίας, Αττικό Γενικό Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο, και αφορά στην ανάπτυξη νέου διαγνωστικού εργαλείου για την ανίχνευση του κορωνοϊού και της σχετιζόμενης με την ασθένεια COVID-19 ασπεργίλλωσης μέσω φασματοσκοπίας Raman.

5. Πρόγραμμα-Πλαίσιο: «Πρόγραμμα-πλαίσιο σε θέματα σύνθεσης και χαρακτηρισμού οργανικών ενώσεων και στήριξης του Εργαστηρίου Οργανικής Χημείας της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ», μέσω του οποίου πραγματοποιούνται ερευνητικές συνεργασίες με εταιρείες
και φορείς της Ελλάδας και του Εξωτερικού.

Video

Επικοινωνία με το Εργαστήριο