Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Synthesis of nickel complexes with NHC-carbenes and examination of their catalytic properties in catalytic reactions

Igor Steuer

Abstract

One of the major interest of modern chemistry is the development of new methods of carbon-carbon bond formation. Such reactions can be successfully catalyzed by organometallic catalysts. Complexes that form active catalysts are formed of organic ligands and such transition metals as: ruthenium, iridium, palladium, platinum. Discovery of complexes of NHC-carbenes with transition metals (at present called: second generation catalysts) was a breakthrough in transition metal catalysis. Besides complexes with ruthenium, iridium and palladium, similar complexes with other transition metals were discovered, including nickel. Such complexes with nickel can be successfully used as catalysts in many high yield reactions which are also cheap and environmental friendly. The object of my work was the synthesis of NHC-carbene precursors which were further employed in the formation of salts [NHC]+[9-nickelafluorene]-. All compounds were identified by means of 1H NMR spectroscopy and if possible by X-ray measurements. Their catalytic properties were tested in Suzuki and Kumada cross coupling reactions. Yields of the reactions were determined by means of gas chromatography. Laboratory work resulted in obtaining two precursors as salts with bromide anion as counterion. Suzuki and Kumada cross coupling reactions were carried out only for one precursor. The second one, 2-phenyl-N,N’-dibenzylimidazole, wasn’t pure enough to obtain its complex with 9-nickelafluorenyl. Unfortunatelly purifying of the compound wasn’t effective enough. Complex of 2-methyl-N,N’-dibenzylimidazole with 9-nickelafluorenyl turned out to be a good catalyst as expected, reaching yield of 73% for Suzuki reaction and 74% for Kumada reaction.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Igor Steuer (FC) Igor Steuer,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Synteza kompleksów niklu z NHC-karbenami i zbadanie ich właściwości w reakcjach katalitycznych
Supervisor
Piotr Buchalski (FC/DCOC) Piotr Buchalski,, Department Of Catalysis And Organometallic Chemistry (FC/DCOC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Catalysis And Organometallic Chemistry (FC/DCOC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
04-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Piotr Buchalski (FC/DCOC) Piotr Buchalski,, Department Of Catalysis And Organometallic Chemistry (FC/DCOC)Faculty of Chemistry (FC) Tomasz Kliś (FC/DPC) Tomasz Kliś,, Department Of Physical Chemistry (FC/DPC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
Nikiel, lit, kataliza, związki metaloorganiczne, NHC-karbeny
Keywords in English
Nickel, lithium, organometallic compounds, NHC-carbene
Abstract in Polish
Dużym zainteresowaniem dzisiejszej chemii cieszy się odkrywanie nowych metod tworzenia wiązań węgiel-wegiel. Do katalizowania reakcji z tej kategorii jak i też wielu innych doskonale nadają się katalizatory metaloorganiczne. Najpowszechniej używane związki tego rodzaju to kompleksy rozmaitych związków organicznych z metalami przejściowymi: rutenem, irydem, palladem i platyną. Przełomem w dziale katalizy metali przejściowych było odkrycie kompleksów NHC-karbenów z metalami przejściowymi, które zostały nazwane katalizatorami drugiej generacji. Oprócz kompleksów NHC-karbenów z rutenem, irydem i palladem zostały odkryte analogiczne kompleksy z innymi metalami przejściowymi, w tym z niklem. Tego typu związki z niklem z powodzeniem mogą być stosowane jako katalizatory licznych reakcji o dobrej wydajności, stosunkowo niskiej toksyczności oraz niskim koszcie. Celem mojej pracy było otrzymanie prekursorów NHC-karbenów w postaci soli, oraz zbadanie ich właściwości w reakcjach katalitycznych w postaci kompleksów jonowych z 9-niklafluorenylolitem. Identyfikacje otrzymanych związków przeprowadziłem na podstawie zmierzonych z nich widm 1H NMR, a ich właściwości katalityczne sprawdzałem przyjmując jako punkt odniesienia reakcję sprzęgania krzyżowego Suzuki i Kumady, oceniając osiągniętą wydajność. Wydajność określałem metodą chromatografii gazowej. W wyniku pracy laboratoryjnej otrzymałem dwa prekursory w postaci soli z anionem bromkowym jako przeciwanionem. Wspomniane reakcje przeprowadziłem jedynie dla prekursora 2-metylo-N,N’-dibenzyloimidazoliowego, gdyż otrzymany 2-fenylo-N,N’-dibenzyloimidazoliowy był zbyt zanieczyszczony, i nie udało się go dostatecznie oczyścić, aby móc otrzymać jego kompleks jonowy z 9-niklafluorenylolitem. Natomiast kompleks który udało mi się otrzymać, zgodnie z oczekiwaniami, okazał się dobrym katalizatorem reakcji Suzuki i Kumady osiągając w nich wydajność odpowiednio 73% i 74%.
File
  • File: 1
    Igor Steuer - Praca Inżynierska 2016.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8477

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT10df42ceb3254b6dbd6698dbae91a4e2/
URN
urn:pw-repo:WUT10df42ceb3254b6dbd6698dbae91a4e2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page