|
|
Synthesis of N-(per)fluoroalkyl azoles by rhodium(II)-catalyzed transannulation of N-(per)fluoroalkyl-1,2,3-triazoles
Bakhanovich, Olga ; Beier, Petr (advisor) ; Kočovský, Pavel (referee) ; Kvíčala, Jaroslav (referee)
This Thesis deals with the synthesis of N-fluoroalkyl azoles via rhodium(II)-catalyzed transannulation of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles obtained through copper(I)-catalyzed azide- alkyne cycloaddition (CuAAC) of N-fluoroalkyl azides and alkynes. The introductory chapter describes general approaches towards N-fluoroalkyl azoles, focusing on the synthesis of N-fluoroalkyl pyrroles and azoles. In the first part of the Thesis, rhodium(II)-catalyzed transannulation of N-fluoroalkyl-1,2,3- triazoles with terminal alkynes is described. The reaction provides access to N-fluoroalkyl pyrroles. The regioselectivity of the reaction is investigated and modifications of the primary product are suggested. In the second part of the Thesis, the reactivity of 4-cyclohexyl-N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles is investigated. A one-pot two-step reaction is presented, providing access to novel N- fluoroalkyl indoles. Several modification routes are suggested.
|
|
|
Synthesis and Characterization of New Organic Materials for Organic Electronics
Richtár, Jan ; Vícha,, Robert (referee) ; Weidlich,, Tomáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
Organická elektronika a bioelektronika zažívá v moderním věku obrovskou snahu o vývoj nových organických materiálů s vlastnostmi, které běžná elektronika na bázi křemíku obvykle nedosahuje. Tato práce se zabývá syntézou a charakterizací nových organických materiálů pro organickou elektroniku. Zaobírá se přípravou nových pentafluorsulfanylových heterocyklických stavebních bloků, alkylovaných vysokoúčinných organických pigmentů a bioinspirovaných organických -konjugovaných materiálů s modifikovatelnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a racionálními syntetickými přístupy k jejich přípravě. Pentafluorsulfanylová skupina (SF5) je ceněna pro svou vysokou elektronegativitu, lipofilitu, tepelnou a chemickou stabilitu. Pozitivně ovlivňuje optické a elektronické vlastnosti, rozpustnost a stabilitu v často lepší míře než u zavedených CF3-analogů. Šesti a čtyřkrokovou syntézou byly připraveny dva typy derivátů 3-SF5-substituovaných pyrrolidinů, které mohou sloužit jako všestranné stavební jednotky pro začlenění do pokročilých aromatických a heteroaromatických -konjugovaných systémů prostřednictvím atomů dusíku jako fluorované terminální skupiny. Modelový derivát byl zaveden jako terminální skupina do elektronově chudého heteroaromatického systému nukleofilní substitucí. Vodíkovými můstky vázané vysokovýkonné organické pigmenty přitahují velkou pozornost díky svým působivým polovodivým vlastnostem, silné 2D molekulární asociaci, vysoké tepelné, chemické a fotochemické stabilitě a nízké toxicitě. Přesto jsou pouze omezeně rozpustné a zpracovatelné, což lze vyřešit zavedením solubilizačních skupin. Je známo, že obzvláště objemné rigidní skupiny nesoucí adamantyl zlepšují uspořádání molekulární struktury, tepelnou stabilitu a výsledné vlastnosti díky samoorganizační schopnosti adamantanu. Adamantylmethylová a adamantylethylová skupina byla zavedena do vybraných barviv a pigmentů ze skupiny karbonylových azaacenů, rylen-diimidů a indigoidů pomocí nukleofilní substituce se zaměřením na zvýšení rozpustnosti a zpracovatelnosti při zachování tepelné stability a efektivní molekulární organizaci v pevné fázi. Fyzikálně-chemické studie série derivátů quinacridonu a epindolidionu ukázaly srovnatelnou, nebo vyšší tepelnou stabilitu než u nesubstituovaných derivátů, dobrou rozpustnost v organických rozpouštědlech, silnou fluorescenci v pevné fázi a roztoku v oblasti VIS a unikátní krystalovou strukturu pozorovanou z RTG analýzy. Flaviny jsou všudypřítomné bioinspirované organické materiály s nepostradatelnými biologickými funkcemi, výhodnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, chemickou a aplikační všestranností. Cílem práce byla modifikace optických, elektronických, elektrochemických, tepelných a dalších vlastností rozšířením -konjugovaného systému syntetizovaných materiálů. V první fázi byly navrženy dva syntetické přístupy pro přípravu série NH-nesubstituovaných flavinů, u kterých byly provedeny komplexní fyzikálně-chemické studie. Poté byly navrženy dva přístupy k syntéze N,N'-dialkylovaných flavinů s inkorporovaným butylovým, adamantylethylovým a triethylenglykolovým substituentem. Alkylací byla zvýšena rozpustnost v organických rozpouštědlech a vodném prostředí, zesílena fluorescence v pevné fázi a v roztocích a modifikovány tepelné vlastnosti v závislosti na zavedeném alkylovém substituentu.
|
|
|
Printed transparent oxide conductors
Bartoš, Radim ; Pekárková, Jana (referee) ; Dzik, Petr (advisor)
Thin films of tin oxide doped by fluorine or antimony were prepared by spincoating technique and material printing technique. Plenty of inorganic and organic coumpouds were used as precursors of fluorine and antimony. Sheet resistence of films were measured by 4-probe method and film thickness were determined by contact profilometer. Films were analyzed by Xray diffraction (XRD) and scan electron microscopy (SEM).
|
|
|
Contrast agents for 19F magnetic resonance imaging
Dobrovolná, Tereza ; Kotek, Jan (advisor) ; Vojtíšek, Pavel (referee)
Complexes of transition metal ions with ligands containing fluorine atoms represent an interesting group of 19 F MRI contrast agents that could facilitate the diagnosis of various diseases. The presence of a paramagnetic metal ion in the vicinity of the 19 F nucleus results in shorter relaxation times and the possibility to obtain more NMR spectra in a given time, leading to better resolution. This work deals with the synthesis of the fluorinated macrocyclic ligand H3NOTPtfe , the preparation of its complexes with transition metal ions, their characterization and study by methods suitable for assessing their applicability in 19 F MRI, i.e. relaxometric NMR measurements and electrochemistry. The results show that the chosen concept is promising for 19 F MRI. The prepared complexes are applicable as 19 F MRI contrast agents, some even as redox active 19 F MRI "smart" contrast agents. The best properties were observed for the complex [Co(NOTPtfe )]− . Keywords: heteronuclear MRI, contrast agent, fluorine, PRE effect, spin relaxation, magnetic resonance imaging, paramagnetic complexes
|
|
|
Reactivity of transition metals - influence of the degree of oxidation of active substrate
Kettner, Miroslav ; Nehasil, Václav (advisor) ; Jiříček, Petr (referee) ; Lykhach, Yaroslava (referee)
The impacts of fluorine doping of ceria are studied by means of surface science experimental methods. Fluorine-doped and fluorine-free ceria layers are epitaxially grown on rhodium single crystals and their properties are compared in regular and inverse catalyst configurations. A procedure for epitaxial growth of CeO2(110) and CeOxFy(110) layers on Rh(110) single crystal is developed and described in detail. Shape alterations of Ce 3d spectrum brought about by fluorine doping are explained and a suitable deconvolution method is proposed. Special attention is focused towards stability of fluorine in ceria. Presented data show that fluorine incorporation in ceria lattice causes stable reduction of ceria, which withstands up to 200řC in near-ambient pressure conditions. Morphological changes are observed due to elongation of surface lattice constant of reduced ceria. Oxygen storage capacities and hydrogen oxidation reaction rates of four different studied systems are compared and discussed. The twofold nature of oxygen exposure of fluorinated ceria is discovered and explained. Oxygen repels fluorine from the surface, while the remaining part of fluorine is expelled to adsorbate positions, where its electronic state is altered. Moreover, such fluorine is prone to interact with atomic hydrogen. This reaction is...
|
|
|
Application of fluoroalkyl hypervalent iodine reagents in C-H functionalization of small molecules and aromatic amino acid residues
Rahimidashaghoul, Kheironnesae ; Beier, Petr (advisor) ; Kvíčala, Jaroslav (referee) ; Urban, Milan (referee)
The chemistry of fluorolkyl hypervalent iodine reagents has witnessed a great boast in recent years. These compounds are highly attractive as drug candidates, advanced materials and agrochemicals as described in detail in the Introduction. Despite this fact, applications of these reagents in biological studies are rather rare and under developed. The goal of this thesis is therefore the development of mild and metal-free methods in order to fill this gap. Two ways of application of fluoroalkyl hypervalent iodine reagents in labeling of biologically relevant compounds was explored. First, the applicability of previously reported parent Togni CF3 and their analogous tetrafluoroethyl reagents in radical fluoroalkylation of electron-rich substrates such as indole and pyrrole derivatives using sodium ascorbate as reductant was described. This afforded trifluoromethyl or 1,1,2,2-tetrafluoroethyl containing products in moderate to high yields. Next, same reagents were applied for labeling of several peptides and proteins bearing aromatic amino acids in their structure. This way, peptides and proteins containing electron-rich aromatics such as Trp, Phe, Tyr and His were reacted with fluoroalkyl groups with high selectivity toward Trp. In the second part of the work, a different approach of radical...
|
|
|
Utilization of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles in organic synthesis
Markos, Athanasios ; Beier, Petr (advisor) ; Veselý, Jan (referee) ; Hanusek, Jiří (referee)
Athanasios Markos Abstract This Thesis deals with denitrogenative transformations of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles, easily available heterocycles via copper(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) of safe and stable N-fluoroalkyl azides and alkynes. The introductory chapter describes general approaches towards N1-substituted 1,2,3- triazoles, methods of N1-,-difluoroalkyl-1,2,3-triazoles preparation and both, transition metal-catalyzed and transition metal-free transformations of N1-substituted 1,2,3- triazoles. In the first part of the Thesis, rhodium-catalyzed reactions of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles are described. Rhodium-catalyzed reactions of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles in presence of suitable reagents provide access to five-membered N-fluoroalkyl heterocycles, 2- fluoroalkyl oxazoles and ketamides. In the second part of the Thesis, both Brønsted and Lewis acid-mediated transformations of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles leading to stereodefined N-alkenyl compounds, such as enamides, enimines, amidines and other are discussed. The robustness of the method is showcased on gram scale syntheses and preparation of a drug analogue. At last, thermally-induced rearrangement of N-fluoroalkyl-1,2,3-triazoles to 3-fluoroalkyl-2H- azirines and the proposed mechanism of the reaction are described.
|
|
|
Reactivity of transition metals - influence of the degree of oxidation of active substrate
Kettner, Miroslav ; Nehasil, Václav (advisor)
The impacts of fluorine doping of ceria are studied by means of surface science experimental methods. Fluorine-doped and fluorine-free ceria layers are epitaxially grown on rhodium single crystals and their properties are compared in regular and inverse catalyst configurations. A procedure for epitaxial growth of CeO2(110) and CeOxFy(110) layers on Rh(110) single crystal is developed and described in detail. Shape alterations of Ce 3d spectrum brought about by fluorine doping are explained and a suitable deconvolution method is proposed. Special attention is focused towards stability of fluorine in ceria. Presented data show that fluorine incorporation in ceria lattice causes stable reduction of ceria, which withstands up to 200řC in near-ambient pressure conditions. Morphological changes are observed due to elongation of surface lattice constant of reduced ceria. Oxygen storage capacities and hydrogen oxidation reaction rates of four different studied systems are compared and discussed. The twofold nature of oxygen exposure of fluorinated ceria is discovered and explained. Oxygen repels fluorine from the surface, while the remaining part of fluorine is expelled to adsorbate positions, where its electronic state is altered. Moreover, such fluorine is prone to interact with atomic hydrogen. This reaction is...
|
|
|
Synthesis and Characterization of New Organic Materials for Organic Electronics
Richtár, Jan ; Vícha,, Robert (referee) ; Weidlich,, Tomáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
Organická elektronika a bioelektronika zažívá v moderním věku obrovskou snahu o vývoj nových organických materiálů s vlastnostmi, které běžná elektronika na bázi křemíku obvykle nedosahuje. Tato práce se zabývá syntézou a charakterizací nových organických materiálů pro organickou elektroniku. Zaobírá se přípravou nových pentafluorsulfanylových heterocyklických stavebních bloků, alkylovaných vysokoúčinných organických pigmentů a bioinspirovaných organických -konjugovaných materiálů s modifikovatelnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a racionálními syntetickými přístupy k jejich přípravě. Pentafluorsulfanylová skupina (SF5) je ceněna pro svou vysokou elektronegativitu, lipofilitu, tepelnou a chemickou stabilitu. Pozitivně ovlivňuje optické a elektronické vlastnosti, rozpustnost a stabilitu v často lepší míře než u zavedených CF3-analogů. Šesti a čtyřkrokovou syntézou byly připraveny dva typy derivátů 3-SF5-substituovaných pyrrolidinů, které mohou sloužit jako všestranné stavební jednotky pro začlenění do pokročilých aromatických a heteroaromatických -konjugovaných systémů prostřednictvím atomů dusíku jako fluorované terminální skupiny. Modelový derivát byl zaveden jako terminální skupina do elektronově chudého heteroaromatického systému nukleofilní substitucí. Vodíkovými můstky vázané vysokovýkonné organické pigmenty přitahují velkou pozornost díky svým působivým polovodivým vlastnostem, silné 2D molekulární asociaci, vysoké tepelné, chemické a fotochemické stabilitě a nízké toxicitě. Přesto jsou pouze omezeně rozpustné a zpracovatelné, což lze vyřešit zavedením solubilizačních skupin. Je známo, že obzvláště objemné rigidní skupiny nesoucí adamantyl zlepšují uspořádání molekulární struktury, tepelnou stabilitu a výsledné vlastnosti díky samoorganizační schopnosti adamantanu. Adamantylmethylová a adamantylethylová skupina byla zavedena do vybraných barviv a pigmentů ze skupiny karbonylových azaacenů, rylen-diimidů a indigoidů pomocí nukleofilní substituce se zaměřením na zvýšení rozpustnosti a zpracovatelnosti při zachování tepelné stability a efektivní molekulární organizaci v pevné fázi. Fyzikálně-chemické studie série derivátů quinacridonu a epindolidionu ukázaly srovnatelnou, nebo vyšší tepelnou stabilitu než u nesubstituovaných derivátů, dobrou rozpustnost v organických rozpouštědlech, silnou fluorescenci v pevné fázi a roztoku v oblasti VIS a unikátní krystalovou strukturu pozorovanou z RTG analýzy. Flaviny jsou všudypřítomné bioinspirované organické materiály s nepostradatelnými biologickými funkcemi, výhodnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, chemickou a aplikační všestranností. Cílem práce byla modifikace optických, elektronických, elektrochemických, tepelných a dalších vlastností rozšířením -konjugovaného systému syntetizovaných materiálů. V první fázi byly navrženy dva syntetické přístupy pro přípravu série NH-nesubstituovaných flavinů, u kterých byly provedeny komplexní fyzikálně-chemické studie. Poté byly navrženy dva přístupy k syntéze N,N'-dialkylovaných flavinů s inkorporovaným butylovým, adamantylethylovým a triethylenglykolovým substituentem. Alkylací byla zvýšena rozpustnost v organických rozpouštědlech a vodném prostředí, zesílena fluorescence v pevné fázi a v roztocích a modifikovány tepelné vlastnosti v závislosti na zavedeném alkylovém substituentu.
|
|
|
Azidoperfluoroalkanes: Synthesis and Application
Blastik, Zsófia Eszter ; Beier, Petr (advisor) ; Církva, Vladimír (referee) ; Kvíčala, Jaroslav (referee)
The incorporation of the trifluoromethyl and perfluoroalkyl motifs into organic compounds has been a hot topic in synthetic organofluorine chemistry. There is a plethora of methods for the introduction of the CF3 moiety at carbon, oxygen and sulfur centers. In sharp contrast, methods for synthesizing N-trifluoromethyl and N-perfluoroalkyl compounds are very limited and new approaches are highly sought-after. The scarcity of these compounds prompted us to develop reagents capable of transferring the perfluoroalkyl unit to nitrogen atom. To fulfil this purpose, we have regarded azidoperfluoroalkanes as ideal reagents, therefore, this thesis is concerned with the synthesis and applications of these azides. The first part describes the preparation of azidoperfluoroalkanes. Upon activation by cesium fluoride, TMSCF3 transfers the trifluoromethyl group to an electrophilic azide to produce the desired azidotrifluoromethane. Longer carbon chain azidoperfluoroalkanes were prepared in a similar way, starting from the corresponding organosilane. A different synthetic strategy was applied for the preparation of azidopentafluoroethane where the perfluoroalkyl anion was generated from pentafluoroethane with n BuLi, followed by the addition of tosyl azide. The isolation of these fluorinated azides was...
|
guest ::
