Příprava a charakterizace recyklovatelného katalyzátoru pro enantioselektivní epoxidace substituovaných allylalkoholů

Bc. Jan Bartáček

Master's thesis

Preparation and characterization of a recyclable catalyst for enantioselective epoxidations of substituted allylic alcohols

Abstract:

Na základě literární rešerše byl zhodnocen současný stav v oblasti separovatelných a recyklovatelných katalyzátorů určených pro enantioselektivní Sharplessovu epoxidaci substituovaných allylalkoholů. V této práci byly navrženy a testovány dva nové heterogenní katalyzátory založené na ethyl-(4-vinylbenzyl)-L-tartrátu. První katalyzátor byl připraven zakotvením ethyl-(4-vinylbenzyl)-L-tartrátu na povrch částic Fe3O4@SiO2-SH pomocí thiol-en klik reakce. Připravený heterogenní katalyzátor byl charakterizován pomocí FT-IR, SEM a elementární analýzy. Tento magneticky separovatelný katalyzátor byl dále in situ koordinován Ti(Oi-Pr)4 a testován pro enantioselektivní epoxidaci skořicového alkoholu. V případě tohoto katalyzátoru byla dosažena nízká konverze (37 %, 120 h) a nízká enantioselektivita (49% ee). Druhý katalyzátor založený na ethyl-(4-vinylbenzyl)-L-tartrátu byl připraven jeho suspenzní kopolymerací se styrenem poměru 1:1. Připravený polymerní katalyzátor byl charakterizován pomocí 13C CP/MAS NMR, FT-IR, optické mikroskopie a elementární analýzy. Polymerní katalyzátor v kombinaci s Ti(Oi-Pr)4 byl dále testován pro enantioselektivní epoxidaci skořicového alkoholu. V tomto případě bylo dosaženo přijatelné konverze (80 %, 24 h) a vysoké enantioselektivity (95% ee). Tento polymerní katalyzátor je z hlediska konverze i enantioselektivity srovnatelný se současně používanými homogenními katalyzátory, lze jej však snadno separovat z reakční směsi, což značně zjednodušuje isolaci produktu a praktické provedení reakce.

Abstract:

Based on literature review, the current situation in the field of separable and recyclable catalysts for enantioselective Sharpless epoxidation of substituted allylic alcohols was evaluated. In this thesis, two new heterogeneous catalysts based on ethyl-(4-vinylbenzyl)-L-tartrate were designed and tested. The first one was prepared by anchoring ethyl-(4-vinylbenzyl)-L-tartrate on the Fe3O4@SiO2-SH particle surface by a thiol-ene click reaction. The prepared heterogeneous catalyst was characterized by means of FT-IR, SEM and microanalysis. This magnetically separable catalyst was in situ coordinated with Ti(Oi-Pr)4 and tested for enantioselective epoxidation of cinnamylalcohol. In this case, both yield (37 %; 120 h) and enantiomeric excess (49% ee) were unsatisfactory. The second catalyst based on ethyl-(4-vinylbenzyl)- L-tartrate was prepared by its suspension copolymerization with styrene in 1:1 ratio. The prepared polymeric catalyst was characterized by means of 13C CP/MAS NMR, FT-IR, optical microscopy and microanalysis. The polymeric catalyst in combination with Ti(Oi-Pr)4 was subsequently tested for enantioselective epoxidation of cinnamylalcohol. In this case, an acceptable yield (80 %; 24 h) and high enantiomeric excess (95% ee) were achieved. In terms of both yield and enantioselectivity, this polymeric catalyst is comparable with the currently used homogenous catalysts, but is easily separable, which greatly facilitates the isolation of the product as well as the practical implementation of the reaction.

Keywords

Sharplessova epoxidace, Magnetické nanočástice, Recyklovatelný katalyzátor, Perlový kopolymer

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2017
• Supervisor: prof. Ing. Miloš Sedlák, DrSc.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Chemistry / Organic Chemistry