Příprava Lewisovky kyselých katalyzátorů na bázi fosforu
K tématu se již není možné přihlásit. Školitel vybírá řešitele z přihlášených zájemců.- Instituce
- Masarykova univerzita
- Fakulta/ústav
- Fakulta přírodovědecká
- Další údaje o pracovišti
- Ústav chemie
- Lektoři
- Jan Varaďa
Fosfonové kyseliny, jejich estery a fosfoniové soli představují významnou skupinu organofosforových sloučenin. Tyto látky nacházejí široké uplatnění v organické chemii, kde často vystupují jako katalyzátory nebo reakční meziprodukty. Fosfoniové soli se využívají zejména jako katalyzátory v reakcích vedoucích ke vzniku nových vazeb C–C. Lze je však také použít v katalytických procesech, při nichž dochází ke štěpení silné vazby C–F. Katalytické štěpení vazby C–F má významný potenciál zejména v oblasti degradace tzv. „věčných chemikálií“ (PFAS), které se dlouhodobě akumulují v životním prostředí.
Tento projekt se proto zaměřuje na přípravu nových katalyzátorů na bázi fosfoniových solí, jejichž struktura bude vycházet z látek dříve připravených v naší výzkumné skupině. Cílem je syntéza specifické sady sloučenin: [P(OSiMe3)2(C6F5)2]+[OTf]–, [P(OSiMe3)(C6F5)3]+[OTf]– a [P(C6F5)4]+[OTf]–. Klíčovým principem bude postupná náhrada trimethylsilylových substituentů (SiMe3) pentafluorofenylovými (C6F5) skupinami. Tyto substituenty silněji odtahují elektronovou hustotu z kladně nabitého fosforového centra, což by mělo vést ke zvýšení Lewisovské kyselosti atomu fosforu a tím i k předpokládanému zvýšení katalytické aktivity připravených sloučenin.
Z důvodu vysoké hydrolytické nestability budou všechny syntetické kroky prováděny pod inertní dusíkovou atmosférou na Schlenkově vakuové lince nebo v rukavicovém boxu. Syntéza navržených katalyzátorů bude probíhat v několika krocích, což umožní přesnou kontrolu nad stupněm substituce. Purifikace připravených látek bude prováděna převážně pomocí vakuové destilace. Připravené sloučeniny budou následně charakterizovány pomocí multinukleární NMR spektroskopie v kapalné fázi, hmotnostní spektrometrie s přímým vstupem (DIP-MS), infračervené spektroskopie, optické emisní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES) a monokrystalové rentgenové difrakční analýzy. Taktéž bude určen bod tání produktů.
Takto připravené katalyzátory budou nejprve testovány v modelové katalytické reakci allyltrimethylsilanu s benzaldehyd dimethylacetalem. Získané výsledky umožní systematicky porovnat katalytickou aktivitu jednotlivých sloučenin a korelovat ji s počtem navázaných silně elektron-odtahujících substituentů. Připravené katalyzátory mohou taktéž být otestovány při katalytickém štěpení vazby C–F v jednoduchých fluoroalkanech prostřednictvím hydrogendefluorinace za přítomnosti triethylsilanu.