Studentská vědecká konference

Kumadova reakce enol-fosfátů je reakce Grignardových činidel s enol-fosfáty v přítomnosti katalyzátoru na bázi přechodného kovu. V našem probíhajícím výzkumu věnovaném syntetickým aplikacím bromenol-fosfátů jsme zjistili, že enol-fosfát odvozený od ethyl-acetoacetátu reaguje s organokovovými činidly za vzniku trisubstituovaných dienů. Proto jsem ve své práci navázal na získané poznatky a zaměřil jsem se na rozšíření rozsahu reakce na deriváty ethyl-acetoacetátu (1,3). U fostátu (1) byla pozorována přeměna na dieny (2) jako směs (E)- a (Z)-stereoizomerů reakcí s organolithnými činidly. Rozdílnou reaktivitu vykazovaly fosfordiamidáty (3), které je možné transformovat na α,β-nenasycené ketony (4) reakcí s Grignardovými činidly. Získané výsledky, včetně rozšíření na cyklické enol-fosfordiamidáty, budou diskutovány v rámci prezentace.  

Thiacalixareny jsou sirné analogy calixarenů, ve kterých jsou fenolové jednotky spojeny sulfidickými můstky na místo methylenových. Cílem této práce bylo pokusit se o extruzi sulfidického můstku thiacalix[4]arenu, které nebyly dosud v literatuře popsány. V rámci této práce byly připraveny deriváty thiacalix[4]arenu, a to především tetrapropoxythiacalix[4]aren-monosulfoxid v kónické konformaci, který byl vhodnou výchozí látkou pro extruzní reakce. Jako modelové látky byly rovněž připraveny difenylsulfoxid a difenylsulfon, na kterých byla vyzkoušena řada popsaných extruzních reakcí síry. Bohužel, bylo zjištěno, že ani v případě modelových látek reakce neprobíhají. Nicméně i přes neúspěšné reakce na modelových látkách byly tyto reakce aplikovány na thiacalix[4]aren-monosulfoxid. I v tomto případě ke kýžené extruzi nedošlo – buďto nedocházelo k žádné reakci nebo vznikla nedělitelná a neidentifikovatelná směs.  

Užívání nových syntetických drog je celosvětově rozšířený problém. Na trhu se objevil nový fenomén, tzv. „designer drugs“, což je skupina nových psychoaktivních látek odvozených od již známých drog, například od kathinonu. Tyto látky lze získat nepatrnou strukturní obměnou jejich farmakoforu, což může vést ke změně původního farmakologického účinku a jejich toxicity. Cílenou přípravou těchto látek, jejich analýzou a farmakologickým testováním lze předcházet nechtěným intoxikacím potenciálních uživatelů. A co více, takto lze také objevit nové látky, které mají predispozice stát se novými léčivy, jako to bylo u antidepresiva bupropionu.  Má práce byla zaměřena na strukturní obměnu farmakoforu kathinonů především v p-poloze benzenového jádra a v α-poloze k oxoskupině na alifatickém řetězci. Do p-polohy byly zavedeny skupiny kyano, trifluormethyl, 4-methoxyfenyl, thiofen-2-yl a furan-2-yl. S výjimkou furanylového derivátu byla následně do α-polohy připojena aminoskupina nebo methylaminoskupina. Vybrané výsledné látky byly chirálně separovány pomocí HPLC.  

Cílem mé práce je příprava chirálního fluorového derivátu dihydroimidazoliové soli (4) nesoucí stericky náročné areny na bázi kumenu. Takto modifikovaná sůl by v budoucnu měla sloužit k přípravě chirálního a fluorofilního rutheniového katalyzátoru vhodného pro enantioselektivní metateze. S využitím separačních metod fluorové chemie by polyfluoralkylové řetězce měly zároveň zajistit snadnou recyklaci komplexu z reakční směsi. Nejprve jsem tedy několikakrokovou syntézou získala bromaren (1). Následně jsem připravila chirální diamin (2). V současné době studuji Buchwaldův-Hartwigův coupling obou klíčových intermediátů. Posledním krokem je cyklizace chirálního sekundárního aminu (3) na cílovou dihydroimidazoliovou sůl (4).  

Více než polovina léčivých látek ve farmaceutickém průmyslu je chirálních. Enantiomery těchto látek mají stejné fyzikální vlastnosti, ale liší se svou biologickou aktivitou. Z tohoto důvodu je kladen velký důraz na zjišťování enantiomerní čistoty. K jejímu určení slouží například jejich interakce se solvatačním činidlem, kdy dojde k vytvoření diastereomerního komplexu, který se projeví rozštěpením a posunem píků v NMR spektru. Cílem této práce bylo připravit (R)-2,2´-[N-(3,5-bis(trifluormethyl)-fenyl)ureido]-1,1´-binaftalen a následně jej použít jako solvatační činidlo pro různé chirální karboxylové kyseliny.

Organofosfáty hrají v biologických systémech nezastupitelnou roli spolu s jejich schopností transfosforylace. V organické syntéze jsou enol-fosfáty široce používány jako elektrofilní reagenty v cross-coupling reakcích. Enol-fosfáty jsou považovány za „zelenou“ a netoxickou alternativu k organohalogenům a enol-triflátům. Enol-fosfáty lze využít například v Suzukiho, Negishiho a Kumadově reakci. Během studia reaktivity bromenol-fosfátů jsme pozorovali, že diethylenol-fosfát (1a) odvozený od ethyl-acetoacetátu podléhá přeměně na trisubstituované dieny (2) reakcí s organokovovými činidly. V této studii jsme pozorovali odlišné chování enol-fosfátu (1a) a enol-fosfordiamidátu (1b), který na rozdíl od fosfátu (1a) reagoval s organokovovými činidly za vzniku α,β nenasycených karbonylových sloučenin (3). V příspěvku budou diskutovány experimentální podrobnosti, včetně mechanismu jejich vzniku.

Při studiu reaktivity thiacalix[4]arenů byl popsán zcela nový typ calixarenů s phenoxanthiiniovým skeletem. Tyto látky mají v porovnání s klasickými calixareny rozdílné vlastnosti jako například odlišné chemické chování a konformační preference. Thiacalix[4]aren phenoxanthiiniové deriváty se navíc vyznačují inherentní chiralitou. Bylo zjištěno, že je možné tyto látky ‚otevřít‘ nejrůznějšími nukleofily, což poskytlo prozatím neznámé ‚otevřené‘ struktury. Úkolem této práce bylo stanovení konstituce ‚otevřených‘ struktur a regioselektivity nukleofilního ataku, určení konformace a vyšetření případné enantiodiskriminační schopnosti užitých orientujících medií, poprvé zkoumané na inherentně chirálních systémech. K tomu bylo využito metody měření reziduálních dipolárních interakcí. Tato poměrně nová metoda je založena na dipól-dipólové interakci přes prostor. K tomu je však nutné molekulu částečně zorientovat, k čemuž byla použita orientujících media na bázi kapalných krystalů.  

2-Jodoxybenzoová kyselina (IBX) je selektivní oxidační činidlo, vhodné především pro oxidaci alkoholů na aldehydy. Cílem mé práce byla příprava fluorovaného analogu IBX. Zavedením fluorovaných řetězců do molekuly lze pro recyklaci činidla z reakční směsi použít některou z fluorových separačních technik. Při syntéze analogů IBX jsem vycházel z komerčně dostupné 3-hydroxybenzoové kyseliny (1). Z ní jsem následně připravil čtyři deriváty 2-jod-5-(polyfluoralkoxy)benzoové kyseliny (3). Reakcí s Oxonem jsem získal fluorovaný analog IBX (4), který jsem testoval v pilotních oxidačních reakcích vybraných alkoholů.

Modifikované flaviny (isoalloxaziny, alloxaziny, iso a alloxaziniové soli) slouží jako modely pro studium organo- a fotokatalytického působení flavinů v biologických systémech. Pro hlubší pochopení dějů probíhajících ve fotokatalytických a fotobiologických systémech jsme navrhli modelový systém, ve kterém bude derivát isoalloxazinu navázán na rigidní skelet v definované vzdálenosti od substrátu. Moje práce se zaměřuje na hledání způsobu přípravy alkynylovaných derivátů isoalloxazinů, které bude možné cykloadiční reakcí navázat na rigidní skelet. Byly připraveny  2 deriváty, 10-ethyl-3-methyl-8-((triisopropylsilyl)ethynyl)isoalloxazinu a 4-brom-N-butyl-2-nitro-5-((triisopropylsilyl)ethynyl)anilin, obsahující jednu trojnou vazbu  a prekurzor N-butyl-2-nitro-4,5-bis((triisopropylsilyl)ethynyl)anilinu k následné syntéze isoalloxazinu se dvěma trojnými vazbami.  

Mechanochemie se mimo jiné zabývá studiem kinetické stability molekul, na které působí pouze mechanická síla při konstantním tlaku a teplotě. Vhodnými adepty pro studium mechanické síly na molekulární systém jsou makromolekuly s rozsáhlým konjugovaným systémem, které absorbují viditelné záření. Vysoká anizotropie velkých molekul způsobuje při aplikování mechanické síly jejich deformaci, která by u malých molekul nebyla možná. Natažení molekuly způsobí změnu konformace, a tím změnu absorpce/fluorescence indikovanou změnou barvy dané látky (mechanoforu), která odráží celkovou mechanickou sílu působící na molekulu. Naším cílem je takovéto chromofory syntetizovat a následně je navázat do polymerního řetězce, na který můžeme působit mechanickou silou v podobě ultrazvuku. Dlouhé polymerní řetězce zajistí kromě natažení molekuly určitým směrem také lepší přenos mechanické energie. Na základě kvantově mechanického modelu byla pro syntézu vybrána látka odvozená od cyaninu. Ve své prezentaci budu popisovat jednotlivé kroky syntézy tohoto makrocyklu a nastíním možnosti budoucí aplikace odvozeného polymerního materiálu.