Wszczęcie_Marcin_Szala.pdf

(1198 KB) Pobierz
OTWARCIE PRZEWODU DOKTORSKIEGO
Proponowany tytuł pracy:
FUNKCJONALIZACJA WYBRANYCH POCHODNYCH
CHINOLINY POD KĄTEM BADAŃ SPEKTROSKOPOWYCH,
STRUKTURALNYCH I MECHANISTYCZNYCH
Mgr Marcin Szala
Opiekun pracy:
Dr hab. inż. Jacek Nycz
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
Instytut Chemii
Katowice 2016
1
Spis treści
1.
2.
Wstęp .................................................................................................................................. 3
Część literaturowa ............................................................................................................... 4
2.1
2.2
2.3
2.4
Chinolina - rys historyczny.......................................................................................... 4
Zastosowanie pochodnych chinoliny........................................................................... 4
Otrzymywanie chinoliny i jej pochodnych .................................................................. 5
Funkcjonalizacja .......................................................................................................... 8
2.4.1 Reakcja Kolbego-Schmitta .......................................................................................... 8
2.4.2 Reakcja sprzęgania soli diazoniowych ...................................................................... 10
2.4.3 Kondensacja Perkina soli chinoliniowych ................................................................. 12
3.
4.
Cel pracy ........................................................................................................................... 15
Badania własne ................................................................................................................. 16
4.1
4.2
Synteza pochodnych 8-hydroksychinoliny metodą Skraupa-Doebnera-Millera ....... 16
Synteza kwasów chinolino-7-karboksylowych oraz chinolino-7-ditiokarboskylowych
w oparciu o metodę Kolbego-Schmitta ................................................................................ 18
4.3
4.4
Synteza azohydroksychinolin w oparciu o sprzęganie soli diazoniowych ................ 21
Sole chinoliniowe i synteza ich styrylowych analogów w reakcji kondensacji
Perkina. ................................................................................................................................. 26
5.
6.
7.
8.
Podsumowanie .................................................................................................................. 30
Dalsze plany badawcze ..................................................................................................... 31
Literatura ........................................................................................................................... 32
Dorobek naukowy ............................................................................................................. 35
8.1
8.2
8.3
8.4
Publikacje .................................................................................................................. 35
Zgłoszenia patentowe ................................................................................................ 36
Wystąpienia ustne ...................................................................................................... 36
Plakaty konferencyjne ............................................................................................... 36
2
1. Wstęp
Badania nad strukturą, reaktywnością i właściwościami chemicznymi chinoliny i jej
pochodnych od lat stanowią przedmiot zainteresowania w Instytucie Chemii Uniwersytetu
Śląskiego w Katowicach. Niniejsza praca wpisuje się w nurt tych badań.
Chinolina bywa określana mianem struktury uprzywilejowanej. Idea ta została
zapoczątkowana w 1990 roku przez M. A. Johnsona i G. M. Maggiora. Jej zwolennicy
uważają, że prawdopodobieństwo otrzymania związków biologicznie aktywnych jest dużo
większe, gdy wykorzystuje się pewne charakterystyczne struktury chemiczne.
3
2. Część literaturowa
2.1 Chinolina - rys historyczny
Chinolina (benzo[b]pirydyna) jest jednym z wielu przedstawicieli związków
N-
heteroaromatycznych zawierających atom azotu. Jej struktura zawiera pierścień benzenowy
skondensowany z pierścieniem pirydynowym (Rys. 2.1.1.). Po raz pierwszy została
wyizolowana przez F. F. Runge’a w roku 1834 na drodze ekstrakcji smoły pogazowej [1]. Do
dziś smoła pogazowa jest głównym źródłem handlowej chinoliny. Co ciekawe, dzięki temu
badaczowi, przyjacielowi J. W. von Goethego poznaliśmy główny składnik nasion kawy –
kofeinę. Z kolei 14 lat wcześniej, w 1820 roku, P. J. Pelletier i J. B. Cavetou wyizolowali z
drzewa chinowego znany przeciwmalaryczny lek – chininę, pochodną chinoliny. Chinolina,
podobnie jak i inne związki heterocykliczne ulega reakcji aromatycznej substytucji
elektrofilowej S
E
Ar. Jednak jest mniej aktywna na reakcję substytucji elektrofilowej typu
S
E
Ar niż benzen, co wynika z obecności elektroujemnego atomu azotu w jej strukturze.
Rys. 2.1.1. Struktura chinoliny (benzo[b]pirydyny)
2.2 Zastosowanie pochodnych chinoliny
Jej pochodne znalazły bardzo liczne zastosowania, dlatego stały się obiektem
zainteresowania wielu chemików – syntetyków. Wynika to ze współczesnego poglądu na
naukę, aby tworzyć materiały i związki chemiczne o ściśle określonych właściwościach,
mając na uwadze ich późniejsze zastosowania. W laboratoriach chemicznych chinolina i jej
pochodne są powszechnie stosowane w analizie chemicznej, a także jako produkt wyjściowy
w syntezie barwników oraz środków farmaceutycznych takich jak chinidyna, chlorochina czy
chlorchinaldol. Wzbudzają one znaczne zainteresowanie ze względu na ich szerokie spektrum
biologicznego
działania,
spośród
których
należy
wymienić
przeciwgrzybiczne,
przeciwbakteryjne czy przeciwmalaryczne [2], [3], [4], [5], [6]. Używana jest także, jako
rozpuszczalnik żywic i terpenów. Pochodną chinoliny o największej produkcji jest 8-
hydroksychinolina. Wykazuje bardzo dobre właściwości koordynujące ze względu na
obecność
N,O-donorowych
centr koordynacyjnych. Tym samym znalazła zastosowanie w
4
chemii koordynacyjnej i kompleksometrycznej analizie chemicznej [7], [8], [9]. Kompleks 8-
hydroksychinoliny z jonami glinu Al(III) (Rys. 2.2.1) stał się przełomowym elementem w
produkcji wyświetlaczy typu OLED (ang. Organic Light-Emitting Diodes) ze względu na
silne właściwości luminescencyjne (Rys. 2.2.1.) [10].
Rys. 2.2.1. Kompleks Alq
33+
według [10]
2.3 Otrzymywanie chinoliny i jej pochodnych
Pomimo faktu, że sama chinolina pozyskiwana jest już od 180 lat w procesach
technologicznej obróbki węgla, a jej niektóre pochodne otrzymywane są z materiałów
naturalnych jak np. alkaloidy, to ze względu na ogromne zapotrzebowanie na tą grupę
związków opracowano wiele syntetycznych metod i strategii syntezy tych molekuł.
Po raz pierwszy, synteza chinoliny została opracowana przez austro-węgierskiego
chemika Z. H. Skraupa w roku 1880. Polega ona na reakcji aniliny z produktem dehydratacji
gliceryny w środowisku stężonego kwasu siarkowego(VI) w obecności nitrobenzenu [11].
Gliceryna w środowisku stężonego kwasu siarkowego(VI) oraz w podwyższonej temperaturze
ulega dehydratacji do α,β–nienasyconego związku karbonylowego, aldehydu akrylowego. W
środowisku kwaśnym jego funkcja karbonylowa ulega aktywacji poprzez protonowanie. W
kolejnym etapie anilina ulega nukleofilowej addycji do sprzężonego wiązania podwójnego
aldehydu akrylowego (addycja Michaela). Następnie powstaje pierścień w oparciu o reakcję
S
E
Ar. W wyniku jego dehydratacji, a następnie utlenienia za pomocą nitrobenzenu otrzymuje
się chinolinę. Ten cykl przemian prowadzi do tzw. standardowego produktu. W finalnym
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin