Wybrane związki ze stereogenicznym heteroatomem jak chiralne zasady lub kwasy

Opiekun naukowy:

Prof. dr hab. Józef Drabowicz

Katedra Chemii Organicznej
Budynek: Aleja Armii Krajowej 13/15
Pokój: 45, tel. 665011171
E-mail: draj@cbmm.lodz.pl; j.drabowicz@ujd.edu.pl
www: http://ajd.czest.pl/p183,Drabowicz

Dyscyplina naukowa: nauki chemiczne

Wybrane związki ze stereogenicznym heteroatomem jak chiralne zasady lub kwasy

Celem projektu jest przeprowadzenie badań nad wykorzystaniem jako chiralnych substancji pomocniczych w syntezie związków optycznie czynnych i niektórych pomiarach spektroskopowych wybranych optycznie czynnych zasad i kwasów których chiralność wynika z obecności stereogenicznego atomu fosforu lub siarki. Program zawiera dwa nurty badawcze. Pierwszy z nich wiąże się z badaniami z zakresu metodologii syntezy organicznej. Otwierającym fragmentem tego nurtu będą syntezy modelowych optycznie czynnych zasad i kwasów oparte głównie na oryginalnych procedurach opracowanych wcześniej w grupie Kierownika grantu. Natomiast podstawowy element stanowić będą badania nad wykorzystaniem modelowych połączeń jako:

1. induktorów chiralności w wybranych reakcjach syntezy asymetrycznej.
2. prekursorów nowych chiralnych cieczy jonowych
3. enancjomerycznie czystych składników układów diastereoizomerycznych wykorzystywanych w klasycznych procedurach rozdziału na enancjomery racemicznych kwasów lub zasad.

Drugi, uzupełniający nurt stanowić będą badania nad wykorzystaniem zsyntetyzowanych optycznie czynnych zasad i kwasów, w tym funkcjonalizowanych chiralnym podstawnikiem w pozycji 5 1-H-1,2,3-tetrazoli, jako chiralnych odczynników solwatujących w spektroskopii NMR. Realizacja programu badawczego powinna doprowadzić do powiększenia biblioteki optycznie czynnych zasad i kwasów. Powinna również pozwolić na weryfikację hipotezy badawczej zakładającej, że właściwości kwasowe (wynikające z obecności ugrupowania hydroksyloweg) lub zasadowe (wynikające z obecności atomu azotu) będą w istotny sposób modyfikowane przez obecne w strukturze heteroatomy lub ugrupowania zawierające ten heteroatom (np. ugrupowanie fosforylowe). Powinna również zweryfikować hipotezę, że połączenia te mogą stanowić nową grupę optycznie czynnych katalizatorów organicznych lub prekursorów optycznie czynnych cieczy jonowych o charakterze soli amoniowych. Realizacja pomiarów spektroskopowych powinna wykazać między innymi czy: a) dynamiczne układy diasteromeryczne można obserwować za pomocą spektrofluorymetrii i czy technika ta może być wykorzystana do oznaczania nadmiarów enancjoerycznych techniką NMR b) takie układy tworzone przez optycznie czynne zasady ze stereogenicznym heteoatomem charakteryzują się zwiększonymi wartościami magnetycznej nierównocennosći w porównaniu z układami tworzonymi z udziałem zasad których czynność optyczna wynika z obecności stereogenicznego atomu węgla lub chiralnoąci osiowej,

Koncepcja i plan badań: W ramach projektu otrzymane zostaną: izomeryczne anilinofosfinotlenki, α-pirydynofosfinotlenki, S- anilinotiolofosfiniany, modelowe tlenki fosfin: t-butylowofenylowo-α-aminometylowej i β-aminoetylowej, izomeryczne anilinosulfotlenki , sulfotlenki p-tolilowo- (Ω-N,N-dialkilo)alkilowe, sulfotlenki arylowo(alkilowo) pirydylowe, kwasy tiofosfinowe: t-butylo-1-pyrenylowy, t-butylo-3-tienylowy , kwas tiofosfinowy oparty na szkielecie kwasu salicylowego, 1-H-1,2,3,4- tetrazole funkcjonalizowane w pozycji 5 podstawnikiem ze stereogenicznym fosfinylowym atomem fosforu lub sulfinylowym atomem siarki, oligomeryczny kwas t-butylo-3-tienylotiofosfinowy. Przeprowadzone zostaną badania nad syntezą nowych chiralnych cieczy jonowych oraz nad wykorzystaniem zsyntetyzowanych chiralnych kwasów i zasad jako chiralnych substancji pomocniczych w syntezie asymetrycznej i pomiarach spektroskopowych.

 

Selected compounds with a stereogenic heteroatom as chiral bases or acids

The aim of the project is to carry out research on the use as chiral auxiliaries  in the synthesis of optically active compounds and some spectroscopic measurements of selected, optically active, bases and acids whose chirality results from the presence of a stereogenic phosphorus or sulfur atom. The program includes two research lines. The first of these involves research in the field of organic synthesis methodology. Preliminary fragments of this research line  will be the synthesis of model optically active bases and acids based mainly on the original procedures developed earlier in the Principale Investigator (PI) group. While the basic element will be research devoted to the use of model connections as:

1. a) chiral inductors in selected asymmetric synthesis reactions.
2. b) precursors of new chiral ionic liquids
3. c) enantiomerically pure components of diastereoisomeric systems used in classical procedures for the separation of racemic acids or bases into  enantiomers

The second, complementary line  will be research on the use of synthesized optically active bases and acids, including  the 5-H-1,2,3-tetraazole functionalised with a chiral substituent at  the 5 position, as chiral solvating reagents in NMR spectroscopy. The implementation of the research program should lead to the enlargement of the library of optically active bases and acids. It should also allow the verification of a research hypothesis assuming that the acidic properties (resulting from the presence of a hydroxyl group) or basic (due to the presence of a nitrogen atom) will be significantly modified by the heteroatoms present in the structure or groups containing this heteroatom (e.g., phosphoryl moiety). It should also verify the hypothesis that these compounds may constitute a new group of optically active organocatalysts or precursors of optically active ionic liquids having  an ammonium salt nature. The spectroscopic measurements should demonstrate, among other things, whether: a) dynamic diasteromeric systems can be observed by spectrofluorimetry and whether this technique can be used to determine enantioeric excess by NMR technique. b) such systems, created by optically active base with a stereogenic heteoatom, are characterized by increased values of magnetic nonequivalence  in comparison with systems formed with the participation of bases whose optical activity results from the presence of a stereogenic carbon or axial chirality.

Research plan: The research plan assumes obtaining, inter alia:

1. optically active, isomeric anilylphosphinoxides of α-pyridilphosphinoxides and S-anilylthiolphosphinates
2. model phosphineoxides : t-butylphenyl-α-aminomethyl and β-aminoethyl
3. thiophosphinicacids: t-butyl-1-pyrenyl, t-butyl-3-thienyl and thiophosphoric acid based on a salicylic acid skeleton
4. 1-H-1,2,3,4-tetraazoles functionalized at the 5-position with a stereogenic phosphinyl phosphorus atom or a sulphinyl sulfur atom
5. oligomeric t-butyl-3-thienylphosphonic acid
6. chiral ionic liquids based on optically active bases and acids obtained as part of the project

In addition, the NMR spectroscopy measurements will be carried out using prepared bases and acids as chiral solvating agents.