Synteza i zastosowanie nowych katalizatorów z czwartorzędową grupą amoniową w reakcjach metatezy olefin prowadzonych w układach wodno-organicznych i heterogenicznych

Rutenowe katalizatory metatezy olefin z czwartorzędową grupą amoniową to związki, których wysoka polarność zapewnia stabilną heterogenizację, dostateczną rozpuszczalność w roztworach wodnych oraz skuteczne usuwanie poprzez adsorpcję na żelu krzemionkowym. Eksploracja tych obszarów w ramach niniejszego doktoratu przyniosła szereg wyników mogących być punktem wyjścia do nowych zastosowań metatezy olefin w syntezie organicznej. W tym celu otrzymano i scharakteryzowano dwa nowe katalizatory, w tym jeden z dwiema grupami amoniowymi, którego stabilność pozwoliła na uzyskanie kryształów i pomiary strukturalne XRD, pierwsze w tej klasie związków. Podjęto próbę organizacji otoczenia cząsteczek katalizatora w skali nano na porowatym MOFie i uzyskania kontroli nad jego aktywnością, obserwując wyraźny wpływ na aktywność. Udoskonalono metodę usuwania pozostałości rutenu po reakcji przy użyciu izocyjankowego zmiatacza metali oraz rozszerzono ją na reakcję Stahla. Odkryto także, że aktywność katalizatora może być w sposób odwracalny włączana i wyłączana przy pomocy pH oraz że możliwe jest prowadzenie reakcji w sposób chemoselektywny w obecności reaktywnych olefin w roztworze wodno-organicznym.

Quaternary ammonium ruthenium-based olefin metathesis catalysts are a class of highly polar compounds capable of reliable heterogenization, sufficient solubility in aqueous media and effective removal through adsorption on silica surface. These areas were explored, bringing results that can be entry points towards novel applications of olefin metathesis in organic synthesis. Two new catalysts were obtained and characterized, including the first successful XRD measurement of a double quaternary ammonium catalyst of this class. An attempt was made to organize the immediate environment of catalyst molecules at nanoscale in a porous MOF support and a measurable modification of activity was successfully accomplished. A ruthenium residues removal technique was improved and extended to copper in Stahl oxidation. pH switchability of catalyst activity was observed and a chemoselective RCM was performed in aqueous-organic solution containing another active olefinic alcohol.