Cílem diplomové práce byla optimalizace některých z reakčních postupů vedoucích
k přípravě 1-adamantylacetylenu, který by měl sloužit jako prekurzor pro přípravu supramolekulárních ligandů s definovanou vzdáleností kationtové a lipofilní části. Jako zajímavé se jevilo zavedení tohoto motivu do struktur supramolekulárních ligandů na bázi imidazolu a pyridinu. Takovéto deriváty dosud nebyly připraveny a představují tak neprobádanou a potenciálně slibnou skupinu vazebných motivů pro cucurbit[n]urilové makrocykly.
V rámci této práce byly ověřeny dvě možné syntetické cesty vedoucí k výše zmíněnému
1-adamantylacetylenu. Nejprve byl ověřen postup vedoucí k popsanému adamantan-1-karbaldehydu, kde jako výchozí látka sloužila komerčně dostupná adamantan-1-karboxylová kyselina. Tato kyselina byla redukována na 1-adamantylmethanol, který následně podléhal Swernově oxidaci na odpovídající aldehyd. Ten dále podléhal reakci s tetrabrommethanem za vzniku doposud nepopsaného 1-(1-adamantyl)-2,2-dibromethenu, jehož struktura byla potvrzena pomocí nukleární magnetické rezonance (NMR) a monokrystalové RTG difrakční analýzy. Přestože však tato nová látka byla připravena, její syntéza se ukázala jako velmi obtížně reprodukovatelná, a proto byla navržena nova strategie. Požadovaný 1-adamantylacetylen byl připraven pomocí čtyřstupňové syntézy, kde jako výchozí látka opět sloužila adamantan-1-karboxylová kyselina. Tato kyselina nejprve reagovala s thionylchloridem za vzniku adamantan-1-karbonyl chloridu. V následujícím kroku byl syntetizován 1-acetyladamantan, který dále podléhal reakci s thionylchloridem v přítomnosti pyridinu za vzniku 1-(1-chlorethenyl)adamantanu. Následnou dehydrochlorací účinkem silné báze byl úspěšně připraven požadovaný 1-adamantylacetylen. Úspěšně se také podařilo, pomocí cross-couplingové reakce katalyzovanou mědí, syntetizovat derivát této látky, (1-(2-adamantylethynyl)-1H-imidazol), i když ve velice malém výtěžku. Průbeh všech reakcí byl monitorován pomocí GC MS a struktura získaných látek potvrzena na základě NMR spekter.
Anotace v angličtině
The aim of this diploma thesis was to optimize some of the reaction procedures leading to the preparation of 1-adamantylacetylene which should serve as a precursor for supramolecular ligands with defined cationic and lipophilic distance. Such supramolecular ligands, especially based on imidazole and pyridine, have never been prepared before and these compounds represent an unexplored and potentially promising part of supramolecular binding motifs for the macrocyclic molecules, such as cucurbit[n]urils. Two possible synthetic strategies leading to the 1-adamantlyacetylene were verified in this work. First, the synthesis of adamantane1carbaldehyde was verified. Here, commercially available adamantane1carboxylic acid was used as a starting material. The acid was first reduced to 1adamantylmethanol which was afterwards subjected to Swern oxidation to the corresponding aldehyde. Subsequently, the new compound, 1(1adamantyl)2,2dibromoethene was prepared and characterized by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and singlecrystalXray diffraction analysis. However, the synthesis of this new compound proved to be very difficult to reproduce, and so the new strategy has been proposed. Desired 1-adamantylacetylene was prepared within fourstep procedure starting also from adamantane1carboxylic acid, which was reacted with thionyl chloride to provide adamantane-1-carbonyl chloride, followed by synthesis of 1-acetyladamantane. The reaction of 1acetyladamantane with thionyl chloride in the presence of pyridine provided 1(1chlorethenyl)adamantane. Following dehydrochlorination with a strong base, the final product, 1-adamantylacetylene was successfully prepared. In addition, the 1-adamantylacetylene derivative
,(1-(2-adamantylethynyl)-1H-imidazole), was synthesized via a copper-catalyzed cross-coupling reaction, although in very low yield. All these reactions were monitored by GCMS and all the products were characterized by NMR.
Cílem diplomové práce byla optimalizace některých z reakčních postupů vedoucích
k přípravě 1-adamantylacetylenu, který by měl sloužit jako prekurzor pro přípravu supramolekulárních ligandů s definovanou vzdáleností kationtové a lipofilní části. Jako zajímavé se jevilo zavedení tohoto motivu do struktur supramolekulárních ligandů na bázi imidazolu a pyridinu. Takovéto deriváty dosud nebyly připraveny a představují tak neprobádanou a potenciálně slibnou skupinu vazebných motivů pro cucurbit[n]urilové makrocykly.
V rámci této práce byly ověřeny dvě možné syntetické cesty vedoucí k výše zmíněnému
1-adamantylacetylenu. Nejprve byl ověřen postup vedoucí k popsanému adamantan-1-karbaldehydu, kde jako výchozí látka sloužila komerčně dostupná adamantan-1-karboxylová kyselina. Tato kyselina byla redukována na 1-adamantylmethanol, který následně podléhal Swernově oxidaci na odpovídající aldehyd. Ten dále podléhal reakci s tetrabrommethanem za vzniku doposud nepopsaného 1-(1-adamantyl)-2,2-dibromethenu, jehož struktura byla potvrzena pomocí nukleární magnetické rezonance (NMR) a monokrystalové RTG difrakční analýzy. Přestože však tato nová látka byla připravena, její syntéza se ukázala jako velmi obtížně reprodukovatelná, a proto byla navržena nova strategie. Požadovaný 1-adamantylacetylen byl připraven pomocí čtyřstupňové syntézy, kde jako výchozí látka opět sloužila adamantan-1-karboxylová kyselina. Tato kyselina nejprve reagovala s thionylchloridem za vzniku adamantan-1-karbonyl chloridu. V následujícím kroku byl syntetizován 1-acetyladamantan, který dále podléhal reakci s thionylchloridem v přítomnosti pyridinu za vzniku 1-(1-chlorethenyl)adamantanu. Následnou dehydrochlorací účinkem silné báze byl úspěšně připraven požadovaný 1-adamantylacetylen. Úspěšně se také podařilo, pomocí cross-couplingové reakce katalyzovanou mědí, syntetizovat derivát této látky, (1-(2-adamantylethynyl)-1H-imidazol), i když ve velice malém výtěžku. Průbeh všech reakcí byl monitorován pomocí GC MS a struktura získaných látek potvrzena na základě NMR spekter.
Anotace v angličtině
The aim of this diploma thesis was to optimize some of the reaction procedures leading to the preparation of 1-adamantylacetylene which should serve as a precursor for supramolecular ligands with defined cationic and lipophilic distance. Such supramolecular ligands, especially based on imidazole and pyridine, have never been prepared before and these compounds represent an unexplored and potentially promising part of supramolecular binding motifs for the macrocyclic molecules, such as cucurbit[n]urils. Two possible synthetic strategies leading to the 1-adamantlyacetylene were verified in this work. First, the synthesis of adamantane1carbaldehyde was verified. Here, commercially available adamantane1carboxylic acid was used as a starting material. The acid was first reduced to 1adamantylmethanol which was afterwards subjected to Swern oxidation to the corresponding aldehyde. Subsequently, the new compound, 1(1adamantyl)2,2dibromoethene was prepared and characterized by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and singlecrystalXray diffraction analysis. However, the synthesis of this new compound proved to be very difficult to reproduce, and so the new strategy has been proposed. Desired 1-adamantylacetylene was prepared within fourstep procedure starting also from adamantane1carboxylic acid, which was reacted with thionyl chloride to provide adamantane-1-carbonyl chloride, followed by synthesis of 1-acetyladamantane. The reaction of 1acetyladamantane with thionyl chloride in the presence of pyridine provided 1(1chlorethenyl)adamantane. Following dehydrochlorination with a strong base, the final product, 1-adamantylacetylene was successfully prepared. In addition, the 1-adamantylacetylene derivative
,(1-(2-adamantylethynyl)-1H-imidazole), was synthesized via a copper-catalyzed cross-coupling reaction, although in very low yield. All these reactions were monitored by GCMS and all the products were characterized by NMR.
Vypracujte rešerši na téma supramolekulární chování ligandů s cucurbiturily a cyklodextriny, se zaměřením na ligandy s trojnými vazbami.
Vypracujte rešerši na téma metody přípravy derivátů adamantylacetylenů.
Navrhněte vhodný postup syntézy derivátů adamantylacetylenů.
Praktická část:
Ověřte navrženou metodu a pokuste se o přípravu některé sloučeniny odvozené od adamantylacetylenu.
Zásady pro vypracování
Teoretická část:
Vypracujte rešerši na téma supramolekulární chování ligandů s cucurbiturily a cyklodextriny, se zaměřením na ligandy s trojnými vazbami.
Vypracujte rešerši na téma metody přípravy derivátů adamantylacetylenů.
Navrhněte vhodný postup syntézy derivátů adamantylacetylenů.
Praktická část:
Ověřte navrženou metodu a pokuste se o přípravu některé sloučeniny odvozené od adamantylacetylenu.
Seznam doporučené literatury
DODZIUK, H.: Cyclodextrins and Their Complexes. 2006, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. ISBN 3-527-31280-3.
SCHALLEY, C.: Analytical Methods in Supramolecular Chemistry. 2007, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. ISBN 978-3-527-31505-5.
BARROW, S. J., KASERA, S., ROWLAND, M. J., DEL BARRIO, J., SCHERMAN, O. A.: Cucurbituril-Based Molecular Recognition. Chem. Rev. 2015, 115, 22, 12320-12406.
Seznam doporučené literatury
DODZIUK, H.: Cyclodextrins and Their Complexes. 2006, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. ISBN 3-527-31280-3.
SCHALLEY, C.: Analytical Methods in Supramolecular Chemistry. 2007, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. ISBN 978-3-527-31505-5.
BARROW, S. J., KASERA, S., ROWLAND, M. J., DEL BARRIO, J., SCHERMAN, O. A.: Cucurbituril-Based Molecular Recognition. Chem. Rev. 2015, 115, 22, 12320-12406.
Přílohy volně vložené
1 CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Studentka představila komisi výsledky své diplomové práce. Poté byla komise seznámena s posudky a hodnocením vedoucího Ing. Zdeňky Pruckové, Ph.D. (hodnocení: A - výborně) a oponenta doc. Mgr. Roberta Víchy, Ph.D. (hodnocení: B - velmi dobře). V rámci posudků byly studentce položeny následující dotazy oponenta: 1) Na straně 19 píše autorka o využití inkluzních komplexů cyklodextrinů k tomu, aby byly maskovány pigmenty. Znamená to tedy, že původní barva pigmentů je změněna natolik, že je toto možné pozorovat pouhým okem? Mohla by autorka uvést nějaké konkrétní příklady? ZODPOVĚZEN ZCELA. 2) Jaká je nejvyšší vhodná teplota pro provádění Swernovy oxidace? ZODPOVĚZEN ZCELA. 3) Na straně 53 popisuje autorka složení surové směsi po provedení reakce uvedené na Schématu 25. Pravděpodobně na základě MS spekter (moje spekulace) dovozuje, že se jedná o "isomer" požadovaného 1-(1-adamantyl)-1-chlorethenu. Podle mého soudu je ale možných isomerů více než jeden. Kolik isomerů lze teoreticky při zmíněné reakci očekávat? A který a proč je pravděpodobně ten detekovaný ve směsi? ZODPOVĚZEN ZCELA. 4) V závěru práce autorka hodnotí své dosažené výsledky a uvádí výtěžky 1-adamantylacetylenu a derivátu imidazolu 10. Bylo by ovšem lépe posouditelné, kdyby namísto výtěžku posledního kroku uvedla celkový výtěžek přepočtený na výchozí kyselinu 1. Prosím autorku, aby tyto celkové výtěžky uvedla ve své presentaci, případně jinak během obhajoby. ZODPOVĚZEN ZCELA. 5) Na straně 29 popisuje autorka Coreyovu?Fuchsovu reakci jejíž součástí má být Fritschův?Buttenbergův?Weichellův přesmyk. Nějak mi uniká, kde tento přesmyk mám hledat ve Schématu 5. Prosím o upřesnění. ZODPOVĚZEN ZCELA. 6) Na straně 50 autorka diskutuje chemické posuny jednotlivých uhlíků d a f ve struktuře látky 4. Tvrdí zde, že silný posun signálu atomu Ce lze přisoudit indukčnímu efektu dvou atomů Br vázaných ovšem na uhlík Cf. Proč tedy není silněji odstíněn signál atomu C, který nese oba atomy bromu? Prosím o vysvětlení. ZODPOVĚZEN ZCELA.