Királis aminoalkil-foszfin ligandumok platina(ii)- komplexeinek koordinációs kémiai vizsgálata

Átírás

1 Királis aminoalkil-foszfin ligandumok platina(ii)- komplexeinek koordinációs kémiai vizsgálata Szerző: Szabó Zsófi, II. éves vegyészmérnök BSc Témavezetők: Dr. Bakos József Professor Emeritus, Császár Zsófia, PhD hallgató Munka helyszíne: Pannon Egyetem, Mérnöki Kar, Szerves Kémia Intézeti Tanszék, 2015 Az új rákellenes készítmények fejlesztésének fontos része a hatóanyag szelektív célsejthez juttatása, a sejtek hatóanyaggal szembeni rezisztenciájának csökkentése illetve a készítmény mellékhatásainak mérséklése. Az átmenetifém-komplexek szerkezetének megfelelő finomhangolásával biológiai hatásuk jelentős mértékben befolyásolható. Az átmenetifém-tartalmú gyógyszerkészítmények terápiás és diagnosztikai alkalmazása igen elterjedt a modern orvostudományban. Számos ilyen típusú vegyületet fejlesztettek ki különböző rákos megbetegedések kezelésére. Az aminoalkil-foszfin típusú vegyületek átmenetifém-komplexeinek számos katalitikus alkalmazása ismeretes. A ligandumok koordinálódó donoratomjainak (P- és N-donoratomok) eltérő sztereo-elektronikus sajátságai révén azonban e fémkomplexek rákellenes hatással is rendelkeznek. Platina(II)-komplexeik igen értékes tulajdonsága, hogy a sejtek mitokondriálisés DNS-állományában is változást idéznek elő. Érdekes továbbá, hogy a bizonyos cisz-platin rezisztens sejtek számára is citotoxikus hatással rendelkeznek. Munkám során a laboratóriumunkban korábban előállított királis aminoalkil-foszfin típusú vegyületek platina(ii)-komplexeit szintetizáltam és vizsgáltam koordinációs kémiai sajátságait spektroszkópiai módszerekkel. Platina(II)-aminoalkil-foszfin-komplex előállítása Megállapítottam, hogy az előállított hattagú kelátgyűrűt tartalmazó komplexekben a ligandum sztereoszelektíven koordinálódik. Vizsgálataim során továbbá javaslatot tettem a komplexek térszerkezetére. Az aminoalkil-foszfinok moduláris szerkezete kiváló lehetőséget ad egy kiterjedt ligandumkönyvtár előállítására, mely segítségével a komplexek biológiai hatása könnyedén finomhangolható, az okozott mellékhatások csökkenthetők. Kulcsszavak: rákellenes, átmenetifém-komplexek, aminoalkil-foszfin, cisz-platin

2 Furfuralszármazékok alkoholokkal lejátszódó fotoredukciójának elméleti kémiai vizsgálata Szerző: Góger Szabolcs (Kémia BSc, III. évf.) Témavezető: Dr. Lendvay György Munka helyszíne: PE-MK, Kémia Intézet, Általános és Szervetlen Kémiai Intézeti Tanszék A 2-furánaldehid (köznapi nevén furfural), illetve ennek származékai jelentős szerephez jutnak napjaink vegyiparában. Ennek oka kettős: egyrészt a vegyületek megjelennek a természetes cukrok lebontó folyamataiban, másrészt platformvegyületként, ipari nyersanyagként is hasznosíthatóak. Mint minden, széleskörű gyakorlati felhasználásra számot tartó molekulának, a furánszármazékok környezeti fotokémiájának felderítése is fontos. A dolgozat témája egy, a fotokémiai füstköd kialakulásában potenciálisan résztvevő reakció, mégpedig az alkoholok fotoindukált C-H kötésfelszakítása. A vizsgálati módszerek a sűrűségfunkcionál-elméleten alapulnak, melynek segítségével a meghatározható a potenciálisenergia-felület kritikus pontjaihoz tartozó molekulaszerkezet és energia, amelyekből kinetikai és termodinamikai információk nyerhetők. A vizsgált molekulák a furfural, az 5-metil-furfural, valamint az 5-hidroximetil-furfural. Egy irodalmi mintareakcióból, a benzofenon és izopropil-alkohol fotoreakciójából kiindulva elsősorban izopropil-alkohollal szembeni reaktivitásukat vizsgáltam. Kitértem a kiindulási vegyületek és a termékek konformációs viszonyainak szerepére is. Ezután a különféle alkoholok hatását is figyelembe vettem oly módon, hogy izopropanol helyett etanolt és metanolt használtam, mint szubsztrátot. Megvizsgáltam a különböző kvantumkémiai módszerek és báziskészletek alkalmazhatóságát a rendszerre. A kinetikai és a termodinamikai eredmények értékeléséhez felhasználtam a lineáris szabadentalpia-relációkat is. A molekulák elektronszerkezetét is vizsgáltam TD-DFT módszerrel. Az adatokból így nemcsak a reakciók kinetikai és termodinamikai paramétereit határoztam meg, hanem a szubsztrátok és a szubsztituensek ezekre gyakorolt hatását is elemeztem. Kulcsszavak: fotokémia, kvantumkémia, DFT, furfural

3 Click reakció tanulmányozása szilárd hordozóhoz rögzített katalizátor alkalmazásával Szerzők: Nagy Enikő (kémia BSc. III. évf.) Témavezetők: Skodáné Dr. Földes Rita, egyetemi tanár Fehér Klaudia, PhD hallgató Munka helyszíne: PE-MK, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Az előző tanévekben a click reakciókkal, ezek közül is a heterogén (szilárd hordozóra rögzített) réz-katalizált azid-alkin cikloaddícióval (CuAAC) foglalkoztam. A reakció több szempontból is kedvező, hiszen enyhe reakciókörülmények mellett, nagy hozammal játszódik le, valamint réz katalizátor hozzáadásával - ahogy az egyenlet mutatja -, a folyamat szelektíven az 1,4- diszubsztituált termékhez vezet. A katalizátor szilárd hordozóhoz való rögzítése pedig további előnyt jelent az újrafelhasználhatóság és ezáltal a gazdaságosság szempontjából. Korábbi szakmai munkám során, melyet Adamcsik Bernadett szerzőtársammal végeztem, többféle katalizátort vizsgáltunk. Elsőként fenantrolint tartalmazó (CAT-1), valamint imidazolium-sót tartalmazó (CAT-2) katalizátorral végeztük el a kísérleteket. Eredményeink alapján arra következtettünk, hogy az előbbi, CAT-1 katalizátor hatékonyabb, tehát ezt vizsgáltuk tovább. Ezt követően a fenantrolint többféle módon rögzítettük a hordozóra és vizsgáltuk az így elkészített katalizátorokkal elérhető átalakulást, valamint az újrafelhasználhatóságot. A termékek jó hozammal keletkeztek minden esetben, azonban a rögzített réz lemosódása és NMR vizsgálatok azt mutatták, hogy a fenantrolin csak fizikailag kötődött a szilikagélhez. Idei munkám során az a célom, hogy a fenantrolint ionfolyadék formájában, kovlensen tudjam rögzíteni a szilikagélhez, ezáltal minimalizáljam a rézlemosódást, a jó hozam megtartása mellett. Célkitűzéseim közt szerepel továbbá, hogy más kiindulási anyagokkal is elvégezzem a reakciót. A folyamatok lejátszódását gázkromatográfiás módszerrel követem, az előállított termékeket pedig oszlopkromatográfiával tisztítom majd. Kulcsszavak: azid-alkin cikloaddíció, triazol, hordozó, katalizátor, ionfolyadék

4 Foszfin-aminofoszfin ligandumok előállítása és vizsgálata aszimmetrikus hidrogénezési reakciókban Szerző: Mocsári Maja Kinga Témavezető: Dr. Bakos József, egyetemi tanár, Dr. Farkas Gergely, egyetemi adjunktus Munka helyszíne: PE-MK, Pannon Egyetem, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Az aszimetrikus katalitikus szintézisek igen hatékony módszerek optikailag tiszta vegyületek előállítására. A módszer során kis mennyiségű katalizátor segítségével nagy mennyiségű optikailag aktív vegyület állítható elő (az atomhasznosítás mértéke igen jelentős), eleget téve a zöld kémia egyik legfontosabb alapelvének. Az átmeneti fém katalizált aszimmetrikus szintézisek során a királis információ forrása valamilyen optikailag tiszta vegyülettel (ligandummal) módosított átmeneti fém komplex. Munkám során királis, pentán-2,4-diil vázzal rendelkező foszfin-aminofoszfin ligandumokat állítok elő, melyek szintézise egyszerűen megvalósítható a megfelelő amino-alkil-foszfin és klór-foszfin reakciójával. Az így nyert termék alkalmazható -telítetlen enol észter foszfonátok ródium katalizált hidrogénezési reakciójában. Kulcsszavak: enantioszelektív szintézis, aszimmetrikus hidrogénezés

5 Új típusú rögzített ionfolyadékok előállítása és tesztelése palládium-katalizált kapcsolási reakciókban Szerző: Adamcsik Bernadett (Kémia BSc., III. évfolyam) Témavezetők: Skodáné dr. Földes Rita, egyetemi tanár Urbán Béla, PhD hallgató Munka helyszíne: PE-MK, Kémia Intézet, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Szakmai munkám során piridinium kationt tartalmazó ionfolyadékok előállításával és szilárd hordozóhoz való rögzítésével foglalkoztam. A kialakított ionfolyadék fázist kovalens módon kapcsoltam a hordozóként szolgáló szilikagél felületére, majd a megkötődött ionfolyadék segítségével immobilizáltam a palládium-vegyületet. Az így előállított SILP (Supported Ionic Liquid Phase) katalizátorokat palládium-katalizált kapcsolási reakciókban teszteltem jódbenzol és morfolin modellreakciójával. Meghatároztam a katalizátorok kezdeti palládium-tartalmát, majd ezt követően három és nyolc órás stabilitási vizsgálatokat végeztem. A továbbiakban elvégzett higanymérgezéses kísérlet segítségével megállapítottam, hogy a reakció során a palládium nanorészecske vagy komplex formában van jelen a reakcióelegyben. Az analitikai vizsgálatok során tanulmányoztam az ionfolyadékok megkötődését a szilikagél felületén. A vizsgálatokat különböző spektroszkópiai módszerekkel végeztem el (NMR, IR, TG). A keletkező termékeket GC és GC-MS készülékekkel vizsgáltam, a reakció során lemosódott palládium mennyiségét ICP-AES módszerrel állapítottam meg. Kulcsszavak: ionfolyadék, aminokarbonilezés, heterogén katalízis, palládium katalizátor

6 A ligandum elektronikus tulajdonságainak vizsgálata aszimmetrikus allilezési reakciókban Szerző: Nemes Evelin, anyagmérnök M.Sc. I. évfolyam Témavezető: Dr. Bakos József, Professor Emeritus; Dr. Farkas Gergely, adjunktus Munka helyszíne: PE-MK, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Az aszimmetrikus szintézis a zöld kémia fontos területe, hiszen a finomkémiai eljárásokban minden sikeres szelektív lépéssel felezhető a szintézisben felhasznált anyag mennyisége. Az aszimmetrikus katalitikus reakciók további előnye, hogy a királis információt kis mennyiségű katalizátor képes átadni nagy mennyiségű terméknek. A királis katalizátor lehet például optikailag aktív ligandumot tartalmazó átmenetifém-komplex. Az aszimmetrikus katalitikus allil-helyzetű szubsztitúció szén-szén és szén-heteroatom kötés enantioszelektív kialakítására alkalmas eljárás. Munkám során axiális kiralitású binaftilvázzal rendelkező egyfogú foszfit ligandumokat állítottam elő, majd elkészítettem ezek [Pd(η- C 3 H 5 )(L*) 2 ]BF 4 összetételű komplexeit. Palládium-katalizált aszimmetrikus allil-helyzetű szubsztitúciós reakcióban vizsgáltam a katalizátormódosító ligandum elektronikus tulajdonságainak hatását a reakció aktivitására és enantioszelektivitására. Tanulmányoztam továbbá a ligandum-kombinációs módszer alkalmazhatóságát a vizsgált katalitikus reakcióban. Különböző egyfogú katalizátormódosító ligandumok 1:1 mólarányú, egyidejű alkalmazásával igen jó aktivitással és szelektivitással sikerült előállítani a katalitikus reakció termékét. A módszer segítségével sikerült megduplázni a csak egyféle ligandummal rendelkező katalizátorok nyújtotta szelektivitást. A ligandumok elektronikus tulajdonságainak jellemzésére ródium-karbonil és szelénszármazékokat is előállítottam, melyek IR- és NMR-spektroszkópiai elemzésével egyértelmű összefüggést állapítottam meg a vegyületek szerkezete és a foszforatom donorsajátsága között. Kulcsszavak: aszimmetrikus allilezés, palládium-katalizált reakció, allil-helyzetű szubsztitúció, foszfit és foszforamidit ligandumok