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.
Anotace v angličtině
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.
Sharpless epoxidation, Magnetic nanoparticles, Recyclable catalyst; Pearl-like copolymer
Rozsah průvodní práce
-
Jazyk
CZ
Anotace
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.
Anotace v angličtině
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.
Sharpless epoxidation, Magnetic nanoparticles, Recyclable catalyst; Pearl-like copolymer
Zásady pro vypracování
1. Proveďte literární rešerši týkající se recyklovatelných katalyzátorů založených na esterech kyseliny L-vinné, které jsou určeny pro Sharplessovu epoxidaci.
2. Zaměřte se na zhodnocení možností kovalentního navázaní vhodně substituovaného esteru kyseliny L-vinné na povrch magnetických částic Fe3O4@SiO2.
3. Experimentálně prověřte přípravu vybraného substituovaného esteru kyseliny L-vinné, který bude možné zakotvit na povrch magnetických částic Fe3O4@SiO2.
4. Zakotvený ester koordinujete s odpovídajícím alkoholátem titaničitým.
5. Připravený katalyzátor otestujte pro enantioselektivní epoxidaci vhodně substituovaného allylalkoholu.
6. Výsledky vyhodnoťte a zpracujte formou závěrečné zprávy.
Zásady pro vypracování
1. Proveďte literární rešerši týkající se recyklovatelných katalyzátorů založených na esterech kyseliny L-vinné, které jsou určeny pro Sharplessovu epoxidaci.
2. Zaměřte se na zhodnocení možností kovalentního navázaní vhodně substituovaného esteru kyseliny L-vinné na povrch magnetických částic Fe3O4@SiO2.
3. Experimentálně prověřte přípravu vybraného substituovaného esteru kyseliny L-vinné, který bude možné zakotvit na povrch magnetických částic Fe3O4@SiO2.
4. Zakotvený ester koordinujete s odpovídajícím alkoholátem titaničitým.
5. Připravený katalyzátor otestujte pro enantioselektivní epoxidaci vhodně substituovaného allylalkoholu.
6. Výsledky vyhodnoťte a zpracujte formou závěrečné zprávy.
Seznam doporučené literatury
Všechna dostupná chemická literatura.
Seznam doporučené literatury
Všechna dostupná chemická literatura.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student přednesl cca 15 minutovou přednášku na téma "Příprava a charakterizace recyklovatelného katalyzátoru pro enantioselektivní epoxidace substituovaných allylalkoholů".
Poté byl přečten posudek školitele a oponenta s příslušnými připomínkami a dotazy, na které diplomant odpověděl ke spokojenosti komise.
K obhajobě byly dále vzneseny následující dotazy:
prof. Ing. František Liška, CSc.:
prof. Ing. Miroslav Ludwig, CSc.: Jaká je velikost polymerního a magnetického katalyzátoru? Proč jste využil právě vámi uvedené síťovadlo.
prof. Ing. Vladimír Macháček, DrSc.:
prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.: Jak jste dále zpracovával magnetické a polymerní katalyzátory po reakci?
prof. Ing. Oldřich Pytela, DrSc.:
Studoval jste vliv míchání na heterogenní reakci? Zkoušel jste také vliv rozpouštědel na reakci? Prováděl jste distribuce velikosti částic u polymeru?