Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H
Τα τελευταία χρόνια οι αντιδράσεις σύζευξης (C-C coupling) μέσω ενεργοποίησης C-H δεσμών (C-H activation) έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, καθώς αποτελούν ένα καινοτόμο συνθετικό εργαλείο για τους οργανικούς χημικούς, έναντι των παραδοσιακών αντιδράσεων cross-coupling (π...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24241 |
| id |
nemertes-10889-24241 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Kατάλυση Aρυλική σύζευξη Eνεργοποίηση δεσμού C-H C-C coupling |
| spellingShingle |
Kατάλυση Aρυλική σύζευξη Eνεργοποίηση δεσμού C-H C-C coupling Γουρνάς, Κωνσταντίνος Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| description |
Τα τελευταία χρόνια οι αντιδράσεις σύζευξης (C-C coupling) μέσω ενεργοποίησης C-H δεσμών (C-H activation) έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, καθώς αποτελούν ένα καινοτόμο συνθετικό εργαλείο για τους οργανικούς χημικούς, έναντι των παραδοσιακών αντιδράσεων cross-coupling (π.χ Suzuki, Stille, Negishi κ.λ.π). Αντίθετα με τις τελευταίες, οι αντιδράσεις μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H δεν χρησιμοποιούν δραστικά ενδιάμεσα, όπως παράγωγα βορονικών οξέων και οργανομεταλλικά αντιδραστήρια (π.χ του Zn, Mg ή Sn). Είναι κοινώς αποδεκτό ότι, η μεθοδολογία αυτή μπορεί να μειώσει δραστικά τα βήματα της σύνθεσης ενός μορίου-στόχου και να προσφέρει πληθώρα πλεονεκτημάτων όπως οικονομία ατόμου (atom-economy), λιγότερα τοξικά απόβλητα και ενδεχομένως, βιομηχανικά βιώσιμες διαδικασίες. Επιπλέον, παρέχει την δυνατότητα ταχείας και ταυτόχρονης ανάπτυξης πολλών αναλόγων οργανικών μορίων, μέσω της διαφοροποίησής τους κατά το τελικό στάδιο της σύνθεσης (late-stage diversification). Μια υποσχόμενη συνθετική μεθοδολογία, όπως αυτή, εμφανίζει ωστόσο, μέχρι και σήμερα, πολλές προκλήσεις. Αυτές αφορούν κυρίως στον έλεγχο της τοποεκλεκτικότητας της αντίδρασης, καθώς πολλοί δεσμοί C-H μπορούν δυνητικά να αντιδράσουν, αλλά και στην χημειοεκλεκτικότητα, καθώς η παρουσία ευαίσθητων λειτουργικών ομάδων μπορεί να οδηγήσει σε παράπλευρες αντιδράσεις. Ακόμη, σημαντικός παράγοντας για την ευρύτερη εφαρμογή αυτών των αντιδράσεων είναι η μείωση της απαιτούμενης ποσότητας καταλύτη και επίτευξη υψηλών αποδόσεων, σε συνδυασμό με ένα απλό πειραματικό πρωτόκολλο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται διερεύνηση της καταλυόμενης από παλλάδιο ενεργοποίησης δεσμών C-H σε 5-μελείς ετεροκυκλικές αρωματικές ενώσεις, και η απευθείας (direct) αρυλική σύζευξη αυτών με ένα άρυλ- ή ετεροαρυλαλογονίδιο. Μελετήθηκε ιδιαίτερα η ενεργοποίηση δεσμών C-H στα ετεροκυκλικά συστήματα θειαζολών και αιθυλενο-διοξυ-θειοφαινίου (EDOT) καθώς αυτά απαντώνται συχνά σε φαρμακευτικά μόρια και πολυμερή υλικά υψηλών επιδόσεων αντίστοιχα. Η αρυλική σύζευξη στα υποστρώματα βελτιστοποιήθηκε σε βαθμό που αποτελεί πλέον μία εύχρηστη, οικονομική, αποτελεσματική και βιώσιμη μέθοδο. |
| author2 |
Gournas, Konstantinos |
| author_facet |
Gournas, Konstantinos Γουρνάς, Κωνσταντίνος |
| author |
Γουρνάς, Κωνσταντίνος |
| author_sort |
Γουρνάς, Κωνσταντίνος |
| title |
Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| title_short |
Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| title_full |
Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H |
| title_sort |
ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών c-c μέσω ενεργοποίησης δεσμών c-h |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24241 |
| work_keys_str_mv |
AT gournaskōnstantinos anaptyxēmethodouapeutheiassyzeuxēsdiarylikōndesmōnccmesōenergopoiēsēsdesmōnch AT gournaskōnstantinos methoddevelopmentfordirectcouplingofdiarylatedccbondsviachactivation |
| _version_ |
1771297267325599744 |
| spelling |
nemertes-10889-242412023-01-13T04:36:52Z Ανάπτυξη μεθόδου απευθείας σύζευξης διαρυλικών δεσμών C-C μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H Method development for direct coupling of diarylated C-C bonds via C-H activation Γουρνάς, Κωνσταντίνος Gournas, Konstantinos Kατάλυση Aρυλική σύζευξη Eνεργοποίηση δεσμού C-H C-C coupling Τα τελευταία χρόνια οι αντιδράσεις σύζευξης (C-C coupling) μέσω ενεργοποίησης C-H δεσμών (C-H activation) έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, καθώς αποτελούν ένα καινοτόμο συνθετικό εργαλείο για τους οργανικούς χημικούς, έναντι των παραδοσιακών αντιδράσεων cross-coupling (π.χ Suzuki, Stille, Negishi κ.λ.π). Αντίθετα με τις τελευταίες, οι αντιδράσεις μέσω ενεργοποίησης δεσμών C-H δεν χρησιμοποιούν δραστικά ενδιάμεσα, όπως παράγωγα βορονικών οξέων και οργανομεταλλικά αντιδραστήρια (π.χ του Zn, Mg ή Sn). Είναι κοινώς αποδεκτό ότι, η μεθοδολογία αυτή μπορεί να μειώσει δραστικά τα βήματα της σύνθεσης ενός μορίου-στόχου και να προσφέρει πληθώρα πλεονεκτημάτων όπως οικονομία ατόμου (atom-economy), λιγότερα τοξικά απόβλητα και ενδεχομένως, βιομηχανικά βιώσιμες διαδικασίες. Επιπλέον, παρέχει την δυνατότητα ταχείας και ταυτόχρονης ανάπτυξης πολλών αναλόγων οργανικών μορίων, μέσω της διαφοροποίησής τους κατά το τελικό στάδιο της σύνθεσης (late-stage diversification). Μια υποσχόμενη συνθετική μεθοδολογία, όπως αυτή, εμφανίζει ωστόσο, μέχρι και σήμερα, πολλές προκλήσεις. Αυτές αφορούν κυρίως στον έλεγχο της τοποεκλεκτικότητας της αντίδρασης, καθώς πολλοί δεσμοί C-H μπορούν δυνητικά να αντιδράσουν, αλλά και στην χημειοεκλεκτικότητα, καθώς η παρουσία ευαίσθητων λειτουργικών ομάδων μπορεί να οδηγήσει σε παράπλευρες αντιδράσεις. Ακόμη, σημαντικός παράγοντας για την ευρύτερη εφαρμογή αυτών των αντιδράσεων είναι η μείωση της απαιτούμενης ποσότητας καταλύτη και επίτευξη υψηλών αποδόσεων, σε συνδυασμό με ένα απλό πειραματικό πρωτόκολλο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται διερεύνηση της καταλυόμενης από παλλάδιο ενεργοποίησης δεσμών C-H σε 5-μελείς ετεροκυκλικές αρωματικές ενώσεις, και η απευθείας (direct) αρυλική σύζευξη αυτών με ένα άρυλ- ή ετεροαρυλαλογονίδιο. Μελετήθηκε ιδιαίτερα η ενεργοποίηση δεσμών C-H στα ετεροκυκλικά συστήματα θειαζολών και αιθυλενο-διοξυ-θειοφαινίου (EDOT) καθώς αυτά απαντώνται συχνά σε φαρμακευτικά μόρια και πολυμερή υλικά υψηλών επιδόσεων αντίστοιχα. Η αρυλική σύζευξη στα υποστρώματα βελτιστοποιήθηκε σε βαθμό που αποτελεί πλέον μία εύχρηστη, οικονομική, αποτελεσματική και βιώσιμη μέθοδο. In recent years, C-C coupling reactions (Ar1-X – Ar2-H) via C-H activation have attracted the interest of the scientific community as an innovative and alternative synthetic tool in the hands of organic chemists, compared to traditional cross-coupling reactions (eg Suzuki, Stille, Negishi, etc.). In contrast to the latter, C-H activation reactions do not employ reactive intermediates such as boronic acids and organometallic compounds (e.g., of Zn, Mg or Sn). It is now widely accepted that this synthetic method can drastically reduce the number of steps in synthesizing a target molecule and offer advantages such as atom economy, less toxic waste streams and possibly industrially viable processes. In addition, it provides the possibility of rapid synthesis of many analogues of a target molecule, through late-stage diversification. This contributes both in the optimization of drug-candidate molecules and in the development of new monomers for polymeric materials with a variety of applications. A promising synthetic method like this, however, presents many challenges that have not been fully addressed to date. These relate mainly to the control of regioselectivity of the reaction, as substrates may possess several C-H bonds that can potentially react, but also to the chemo-selectivity, as the presence of sensitive functional groups can lead to side reactions. Also, it is crucial for the application on an industrial scale, that the reaction conditions are further optimized e.g., by lowering the catalyst loading and achieving higher yields in combination with a simple experimental protocol. The present MSc thesis concerns the investigation of C-H activation in 5-membered heterocyclic aromatic compounds and their direct coupling with an aryl- or heteroaryl halide. The heteroaromatic systems of thiazoles and EDOT were focused in particular because they are found frequently in drug molecules and high performing polymeric materials respectively. The direct aryl coupling reaction of these systems were studied in more detail and optimized into a reaction that is easy-to-use, economical, efficient and sustainable. 2023-01-12T11:05:30Z 2023-01-12T11:05:30Z 2023-01-11 https://hdl.handle.net/10889/24241 el application/pdf |
