Synteza asymetryczna z wykorzystaniem katalizatorów opartych na poliuretanach o zaprogramowanej sekwencji – PolyCat

Natura wykorzystuje precyzyjnie zdefiniowane makrocząsteczki do przeprowadzania różnych procesów katalitycznych, przyspieszających określone reakcje chemiczne niezbędne do życia. Enzymy są najbardziej zrównoważonymi katalizatorami w przyrodzie – odpowiadają za kontrolę wielu procesów i funkcji. Charakteryzują się precyzyjną trójwymiarową strukturą, determinowaną przez sekwencje aminokwasów oraz chiralność. Aby odwzorować właściwości i funkcje enzymów w abiotycznych makrocząsteczkach, konieczne jest dokładne zrozumienie zależności pomiędzy sekwencją a strukturą. Dlatego projekt PolyCat ma na celu badanie stereo-kontrolowanych, sekwencyjnie programowalnych makrocząsteczek w katalizie asymetrycznej uwodornienia alkenów.

W szczególności proponujemy zbadanie biblioteki chiralnych monomerów w precyzyjnie zaprogramowanych układach w łańcuchach polimerowych zakończonych grupami fosfinowymi. Makrocząsteczki te będą wykorzystywane jako ligandy w kompleksach katalitycznych z rutenem (Rh). Opracujemy skalowalne i wydajne ścieżki syntezy stereochemicznie kontrolowanych, sekwencyjnie zdefiniowanych oligouretyn o zróżnicowanych cechach strukturalnych. Przeprowadzone zostaną badania eksperymentalne w celu określenia trójwymiarowych konformacji makrocząsteczek i ustalenia zależności sekwencja-struktura.

Ocenimy aktywność katalityczną i stereoselektywność kompleksów Rh-polimer w reakcji uwodornienia alkenów. Przeprowadzimy również badania mechanistyczne w celu optymalizacji struktury podstawowej polimerów. Projekt umożliwi eksperymentalne opracowanie unikalnej strategii tworzenia asymetrycznych katalizatorów na bazie kompleksów metali i sekwencyjnie programowalnych poliuretanów. Dostarczy on fundamentalnej wiedzy na styku chemii polimerów, chemii supramolekularnej oraz chemii organicznej.

Na koniec zostanie wykazana praktyczna użyteczność oligomerów jako nowych ligandów w asymetrycznym uwodornieniu – procesie powszechnie wykorzystywanym w przemyśle chemicznym. Uzyskane wyniki mają potencjalne zastosowanie w syntezie produktów o wysokiej wartości, wykorzystywanych w przemyśle farmaceutycznym, agrochemicznym i chemii specjalistycznej.