Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Light-induced alkylation of electron-rich heteroaromatic compounds with diazoesters

Jakub Durka

Abstract

Electron-rich heteroaromatic rings are one of the most common structural motifs among pharmaceuticals, dyes or agrochemicals. Therefore, developing new methods for functionalization of this type of rings is an important task. Despite the fact that many reactions allowing to achieve this goal are known, they have nontrivial disadvantages making them unable to use for many types of compounds. For example, classic methods of functionalization are appropriate only for simple derivatives, because applied conditions are destructive for most functional groups. Novel solutions broaden the list of potential substrates, but they require anhydrous solvents and often high temperatures. Therefore, the major goal of my work was to develop a new method of functionalization of electron-rich heteroaromatic rings. In this regard, I decided to choose photoredox reactions as they mostly display ability to overcome high energy barriers under mild conditions. This feature favours selectivity of the reaction and in some rare cases allows formation of products that are unobtainable under thermal reactions. Initial experiments allowed the formation of desired product in photocatalytic reaction of N-methylindole with ethyl diazoacetate in presence of Ru(II)-complex [Ru(bpy)3Cl2] as the photocatalyst. Then, I have optimized a model reaction of N-methylindole with ethyl diazoacetate, what resulted in a substantial yield increase. I have also explored the scope and limitations of the developed method and solved a problem concerning low reactivity of less electron-rich indole and pyrrole derivatives by addition of the respective aromatic amine. Furthermore, I tested the possibility of using natural aminoacids as alkylating agents precursors in-situ reacting with heteroaromatic ring. It turned out to be impossible to perform such transformation because of the negative impact of amyl nitrite used for diazotisation on photocatalytic reaction outcome, mostly due to inactivation of the employed Ru-catalyst.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jakub Durka (FC) Jakub Durka,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Indukowane światłem alkilowanie bogatych w elektrony związków heteroaromatycznych diazoestrami
Supervisor
Paweł Borowiecki (FC/CDSB) Paweł Borowiecki,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
01-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Paweł Borowiecki (FC/CDSB) Paweł Borowiecki,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC) Marcin Poterała (FC/DOC) Marcin Poterała,, Department Of Organic Chemistry (FC/DOC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
kataliza fotoredoks, alkilowanie, związki heteroaromatyczne, diazozwiązki
Keywords in English
photoredox catalysis, alkylation, heteroaromatic compounds, diazo compounds
Abstract in Polish
Bogate w elektrony pierścienie heteroaromatyczne stanowią fragmenty cząsteczek licznych związków cechujących się ważnymi zastosowaniami dla ludzkości, jak np. leków, barwników, fungicydów i insektycydów. Dlatego też bardzo ważnym zadaniem jest opracowanie metod ich funkcjonalizacji. Znane w literaturze metody funkcjonalizacji nie są pozbawione wad, które uniemożliwiają ich szerokie stosowanie dla wielu klas związków. Klasyczne metody, jak np. litowanie i następcza reakcja z elektrofilem, są odpowiednie jedynie dla prostych pochodnych, gdyż stosowane warunki działają destrukcyjnie na większość grup funkcyjnych. Nowsze rozwiązania, choć poszerzają listę potencjalnych substratów, wymagają bezwodnych warunków i często wysokich temperatur. Stąd, celem mojej pracy było opracowania nowej metody funkcjonalizacji bogatych w elektrony pierścieni heteroaromatycznych. Opracowywana metoda miała na celu wykorzystanie katalizy fotoredoks, która to umożliwia pokonywanie wysokich barier energetycznych w łagodnych warunkach, sprzyjając tym samym poprawie selektywności reakcji, a w skrajnych przypadkach promująca powstanie produktów niedostępnych na drodze reakcji termicznych. Wstępne eksperymenty umożliwiły otrzymanie produktów reakcji N-metyloindolu z diazooctanem etylu pod wpływem naświetlania mieszaniny ww. substratów w obecności kompleksu rutenu(II) [Ru(bpy)3Cl2] jako fotokatalizatora reakcji redoks. W dalszym etapie badań przeprowadziłem optymalizację reakcji modelowej N-metyloindolu z diazooctanem etylu. Modyfikacja warunków tego procesu pozwoliła na otrzymanie odpowiedniego produktu z wydajnością 74%. Zbadałem również zakres stosowalności opracowanej metody, rozwiązując przy tym problem niskiej reaktywności mniej elektrofilowych pochodnych indolu oraz pirolu poprzez zastosowanie dodatku odpowiedniej aminy aromatycznej. Sprawdziłem również możliwość zastosowania naturalnych aminokwasów jako prekursorów czynników alkilujących reagujących in-situ z pierścieniami heteroaromatycznymi. Niestety podejście to zakończyło się niepowodzeniem, ze względu na negatywny wpływ używanego do diazowania azotynu amylu, który prawdopodobnie dezaktywował katalizator fotoredoks.
File
  • File: 1
    praca_inż_-Durka_Jakub-_278348.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 29913

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT1900d2d905b64c1197eddb63026322ba/
URN
urn:pw-repo:WUT1900d2d905b64c1197eddb63026322ba

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page