Ανάπτυξη και μελέτη νέων οργανοκαταλυτικών πράσινων αντιδράσεων

Η Οργανοκατάλυση αποτελεί έναν ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα κατάλυσης, ο οποίος δίνει τη δυνατότητα εύρεσης νέων συνθετικών μονοπατιών. Τα τελευταία χρόνια, εντείνονται οι προσπάθειες για τη χρήση ήπιων, πιο οικολογικών μεθόδων, αλλά και για τη χρήση φωτός σε φωτοχημικές αντιδράσεις, με σκοπό την ανάδειξη της Πράσινης Χημείας. Στο πρώτο κεφάλαιο της παρούσας διατριβής γίνεται μια εισαγωγή στην Οργανοκατάλυση, και πιο συγκεκριμένα στην κατάλυση μέσω δεσμού αλογόνου. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στη Φωτοχημεία, δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση σε ενώσεις που λειτουργούν ως Φωτοοξέα και τη φωτοεπαγώμενη παραγωγή οξέων. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στην καρβοκατάλυση, δίνοντας έμφαση στις καταλυτικές ιδιότητες του οξέος του γραφενίου. Σκοπός της παρούσας διατριβής (τέταρτο κεφάλαιο) αποτέλεσε η ανάπτυξη τριών διαφορετικών πρωτοκόλλων για τη σύνθεση δις(ινδολυλο)μεθανίων, η ανάπτυξη ενός οργανοκαταλυτικού πρωτοκόλλου για τη σύνθεση ακεταλών μέσω δεσμού αλογόνου, η ανάπτυξη ενός οργανοκαταλυτικόυ πρωτοκόλλου για την αντίδραση Diels-Alder μεταξύ ανθρακενίου και μαλεïμιδίων, η ανάπτυξη ενός φωτοχημικού πρωτοκόλλου προσθήκης Michael ινδολιών σε α,β-ακόρεστες κετόνες, καθώς και η ανάπτυξη ενός φωτοκαταλυτικού πρωτοκόλλου για την υδροακυλίωση μη ενεργοποιημένων ολεφινών. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται λεπτομερώς η ανάπτυξη τριών διαφορετικών πρωτοκόλλων για τη σύνθεση δις(ινδολυλο)μεθανίων (BIMs): Α) Ενός ήπιου, οικονομικού, φιλικού προς το περιβάλλον και οργανοκαταλυτικού πρωτοκόλλου για την αντίδρασης τύπου Friedel-Crafts μεταξύ ινδολιών και αλδεϋδών, με την χρήση Ν-ετεροκυκλικών ιωδο(αζ)ολιακών αλάτων (NHISs) ως καταλύτες μέσω δεσμού αλογόνου, οδηγώντας στο σχηματισμό BIMs, Β) ενός ευέλικτου, οικονομικού και βιώσιμου πρωτόκολλου για την Παρασκευή πολύτιμων δις(ινδολυλο)μεθανίων μέσω αρυλίωσης τύπου Friedel-Crafts, με μεσολάβηση ορατού φωτός και χωρίς τη χρήση μετάλλων, εκμεταλλευόμενοι τη συμπεριφορά των αρυλαζοσουλφονών ως μόρια για τη φωτοεπαγώμενη παραγωγή οξέος (PAGs) και Γ) ενός φιλικού προς το περιβάλλον και αποτελεσματικού πρωτοκόλλου για τη σύνθεση των BIMs, χρησιμοποιώντας το οξύ του γραφενίου (GA) ως αποδοτικό, χωρίς μέταλλα, καρβοκαταλύτη, σε χαμηλή ποσότητα. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάπτυξη ενός ήπιου, οικονομικού και αποδοτικού πρωτοκόλλου για την αντίδραση μεταξύ αλδεϋδών με αλκοόλες για το σχηματισμό ακεταλών, με την χρήση Ν-ετεροκυκλικών ιωδο(αζ)ολιακών αλάτων (NHISs) ως καταλύτες μέσω δεσμού αλογόνου. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάπτυξη ενός ήπιου, οικονομικά αποδοτικού και οργανoκαταλυτικού πρωτοκόλλου για την αντίδραση Diels–Alder μεταξύ ανθρακενίου με μαλεïμίδια, με την χρήση Ν-ετεροκυκλικών ιωδο(αζ)ολιακών αλάτων (NHISs) ως καταλύτες μέσω δεσμού αλογόνου. Στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάπτυξη ένα ήπιου και απλού φωτοχημικού πρωτοκόλλου για την αντίδραση μεταξύ ινδολιών και α,β-ακόρεστων κετονών, με σκοπό την παραγωγή β-ινδολυλοκετονών, παρουσία μιας αρυλαζοσουλφόνης ως πρόδρομης ένωσης για τη φωτοεπαγώμενη παραγωγή οξέως. Στο ένατο κεφάλαιο αναφέρεται η συμμετοχή σε άλλα πρότζεκτ με τη χρήση των αρυλαζοσουλφονών ως φωτοοξέα σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του Καθηγητή Stefano Protti από το Πανεπιστήμιο της Παβία στην Ιταλία. Στο δέκατο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάπτυξη ενός πρωτοκόλλου για την εστεροποίηση καρβοξυλικών οξέων με τη χρήση αρυλαζοσουλφονών ως φωτοοξέα. Στο ενδέκατο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάπτυξη ενός ήπιου, οικονομικού και φωτοκαταλυτικού πρωτόκολλου για την υδροακυλίωση μη ενεργοποιημένων ολεφινών, αξιοποιώντας το ναφθαλοϋλιδενοβενζιμιδαζόλιο (NBI) ως καταλύτη και μπλε LED λάμπες ως πηγή ακτινοβόλησης. Στο τελευταίο κεφάλαιο της διατριβής περιγράφονται όλες οι πειραματικές πορείες που ακολουθήθηκαν και ο χαρακτηρισμός όλων των ενώσεων που απομονώθηκαν.