Innowacyjne metody syntezy związków siarkoorganicznych bez udziału kompleksów metali przejściowych

Abstract

Reakcje katalityczne stanowią fundament wielu procesów stosowanych w przemyśle, ponieważ umożliwiają syntezę związków o precyzyjnie określonej strukturze. Niestety, wraz z postępem nauki i technologii rośnie stopień zanieczyszczenia środowiska. W związku z tym dążenie do realizacji założeń zielonej chemii przy projektowaniu nowych metod syntetycznych, które ograniczyłyby użycie niebezpiecznych substancji i energii oraz zapewniłyby selektywny przebieg procesów, stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej nauki. Głównym celem rozprawy doktorskiej było zaprojektowanie nowych, ekologicznie uzasadnionych procedur tworzenia wiązań C-S i wykorzystanie ich w syntezie związków siarkoorganicznych. Przedstawiona rozprawa doktorska stanowi zbiór siedmiu publikacji (A1 – A7), które, ze względu na charakter zastosowanych układów reakcyjnych, podzielono na dwie grupy tematyczne. Pierwsza z nich dotyczy syntezy tioestrów katalizowanej przez supersteryczne N-heterocykliczne ligandy karbenowe. Obecność zatłoczenia sterycznego pozwala na osiąganie wysokich selektywności w łagodnych warunkach reakcji. Druga grupa publikacji poświęcona jest reakcjom prowadzącym do syntezy związków siarkoorganicznych z wykorzystaniem prostych zasad nieorganicznych. Badania w tej części pracy realizowano zarówno metodami mechanochemicznymi, jak i klasycznymi z użyciem rozpuszczalników przyjaznych dla środowiska. Rezultatem badań była synteza 171 związków siarkoorganicznych, w tym nowych materiałów hybrydowych, których właściwości zbadano za pomocą metod termicznych oraz fotochemicznych.

Catalytic reactions are crucial for many industrial processes, as they enable the synthesis of compounds with precisely defined structures. However, the rapid development of science and technology has led to an increased the level of environmental pollution. Therefore, following the principles of green chemistry in the design of new synthetic procedures that employ green solvents, reduce energy consumption and ensure high selectivity represents a significant challenge in contemporary science. The overarching goal of this dissertation is to design new and ecologically justified procedures for the formation of C-S bonds and their application in the synthesis of organosulfur compounds. The presented dissertation comprises seven scientific publications (A1 – A7) focused on innovative methods for the preparation of organosulfur compounds. Based on their characteristics, these articles were divided into two groups. The first group describes the synthesis of thioesters catalyzed by supersterically hindered N-heterocyclic carbene ligands. The steric hindrance is responsible for achieving high selectivities under mildest possible conditions. The second group of papers addresses the synthesis of organosulfur compounds using simple inorganic bases. The research in this part were conducted using both mechanochemical approaches and solvent-based reactions employing eco-friendly solvents. The outcomes of this Ph.D. study is the synthesis of 171 organosulfur compounds, including novel hybrid materials, which were characterized using thermal and photochemical analysis.