Diplomová práce se zaměřuje na syntézu 15-17členných piperazinových makrocyklických ligandů a na přípravu jejich komplexů s vybranými přechodnými kovy a lanthanoidy. V rámci práce byla provedena resyntéza 17členného ligandu LdiProp a nově byl pak připraven o jednu -CH2- skupinu kratší analog LEtProp. Syntéza nejmenšího 15členného makrocyklického ligandu LdiEt úspěšná nebyla, izolovat se podařilo pouze dvounásobně velký 30členný makrocyklus L2(diEt). Kromě výše popsaných látek byly rovněž připraveny deriváty 17členného ligandu s 2-methylpyridinovými (py2-LdiProp), 2 aminoethylovými ((NH2et)2-LdiProp), benzylovými (bn2-LdiProp) a 3-aminopropylovými rameny ((NH2prop)2-LdiProp). Všechny nově připravené látky byly detailně charakterizovány pomocí 1H, 13C a 2D NMR spektroskopie, hmotnostní spektrometrie a infračervené spektroskopie.
Dále bylo s těmito ligandy připraveno několik sérií komplexních sloučenin. Pomocí monokrystalové rentgenostrukturní analýzy byly vyřešeny krystalové struktury nikelnatých komplexů s ligandy L2(diEt), LEtProp a LdiProp; dále pak série komplexů s ligandem LdiProp (manganatý, železnatý a kobaltnatý) a nakonec manganaté a kobaltnaté komplexy s ligandy py2-LdiProp, (NH2et)2-LdiProp a bn2 LdiProp. Navíc byla provedena magnetochemická měření u komplexu [CoLdiProp(CH3CN)](ClO4)2, která potvrdila, že látka vystupuje jako tzv. polem indukovaný jednomolekulový magnet.
Annotation in English
The master thesis is focused on the synthesis of 15-17-membered piperazine-based macrocyclic ligands and on the preparation of their complexes with selected transition metals and lanthanides. In this work, a resynthesis of the 17-membered ligand LdiProp was performed and a new one-CH2-group-shorter analogue LEtProp was prepared. The synthesis of the smallest 15-membered macrocyclic ligand LdiEt was not successful, only a twice as large 30-membered macrocycle L2(diEt) was isolated. Besides the substances described above, 17-membered ligand derivatives with 2-methylpyridine (py2-LdiProp), 2 aminoethyl ((NH2et)2-LdiProp), benzyl (bn2-LdiProp) and 3-aminopropyl pendant arms ((NH2prop)2-LdiProp were also prepared. All newly prepared substances were characterized in detail by 1H, 13C and 2D NMR spectroscopy, mass spectrometry and infrared spectroscopy.
Furthermore, several series of complexes were prepared. The crystal structures of nickel(II) complexes with ligands L2(diEt), LEtProp and LdiProp were determined by single-crystal X-ray diffraction analysis; then the crystal structures of manganese(II), iron(II) and cobalt(II) complexes with the ligand LdiProp and finally of manganese(II) and cobalt(II) complexes with ligands py2-LdiProp, (NH2et)2-LdiProp and bn2-LdiProp were solved as well. In addition, magnetochemical measurements were performed on the [CoLdiProp(CH3CN)](ClO4)2 complex, which confirmed that the substance acts as a so-called field-induced single-molecule magnet.
macrocyclic ligand, complex, piperazine, pyridine, manganese, iron, cobalt, nickel, magnetic anisotropy, single molecule magnets
Length of the covering note
182 s. (195 199 znaků)
Language
CZ
Annotation
Diplomová práce se zaměřuje na syntézu 15-17členných piperazinových makrocyklických ligandů a na přípravu jejich komplexů s vybranými přechodnými kovy a lanthanoidy. V rámci práce byla provedena resyntéza 17členného ligandu LdiProp a nově byl pak připraven o jednu -CH2- skupinu kratší analog LEtProp. Syntéza nejmenšího 15členného makrocyklického ligandu LdiEt úspěšná nebyla, izolovat se podařilo pouze dvounásobně velký 30členný makrocyklus L2(diEt). Kromě výše popsaných látek byly rovněž připraveny deriváty 17členného ligandu s 2-methylpyridinovými (py2-LdiProp), 2 aminoethylovými ((NH2et)2-LdiProp), benzylovými (bn2-LdiProp) a 3-aminopropylovými rameny ((NH2prop)2-LdiProp). Všechny nově připravené látky byly detailně charakterizovány pomocí 1H, 13C a 2D NMR spektroskopie, hmotnostní spektrometrie a infračervené spektroskopie.
Dále bylo s těmito ligandy připraveno několik sérií komplexních sloučenin. Pomocí monokrystalové rentgenostrukturní analýzy byly vyřešeny krystalové struktury nikelnatých komplexů s ligandy L2(diEt), LEtProp a LdiProp; dále pak série komplexů s ligandem LdiProp (manganatý, železnatý a kobaltnatý) a nakonec manganaté a kobaltnaté komplexy s ligandy py2-LdiProp, (NH2et)2-LdiProp a bn2 LdiProp. Navíc byla provedena magnetochemická měření u komplexu [CoLdiProp(CH3CN)](ClO4)2, která potvrdila, že látka vystupuje jako tzv. polem indukovaný jednomolekulový magnet.
Annotation in English
The master thesis is focused on the synthesis of 15-17-membered piperazine-based macrocyclic ligands and on the preparation of their complexes with selected transition metals and lanthanides. In this work, a resynthesis of the 17-membered ligand LdiProp was performed and a new one-CH2-group-shorter analogue LEtProp was prepared. The synthesis of the smallest 15-membered macrocyclic ligand LdiEt was not successful, only a twice as large 30-membered macrocycle L2(diEt) was isolated. Besides the substances described above, 17-membered ligand derivatives with 2-methylpyridine (py2-LdiProp), 2 aminoethyl ((NH2et)2-LdiProp), benzyl (bn2-LdiProp) and 3-aminopropyl pendant arms ((NH2prop)2-LdiProp were also prepared. All newly prepared substances were characterized in detail by 1H, 13C and 2D NMR spectroscopy, mass spectrometry and infrared spectroscopy.
Furthermore, several series of complexes were prepared. The crystal structures of nickel(II) complexes with ligands L2(diEt), LEtProp and LdiProp were determined by single-crystal X-ray diffraction analysis; then the crystal structures of manganese(II), iron(II) and cobalt(II) complexes with the ligand LdiProp and finally of manganese(II) and cobalt(II) complexes with ligands py2-LdiProp, (NH2et)2-LdiProp and bn2-LdiProp were solved as well. In addition, magnetochemical measurements were performed on the [CoLdiProp(CH3CN)](ClO4)2 complex, which confirmed that the substance acts as a so-called field-induced single-molecule magnet.
macrocyclic ligand, complex, piperazine, pyridine, manganese, iron, cobalt, nickel, magnetic anisotropy, single molecule magnets
Research Plan
1. Literární rešerše zabývající se (i) způsoby přípravy 15-17členných makrocyklických ligandů (templátová syntéza, užití tosylových chránících skupin aj.) a makrocyklických ligandů obsahujících piperazinou funkční skupinu, (ii) přípravou komplexů výše uvedených ligandů s přechodnými kovy případně lanthanoidy, (iii) popisem vlastností těchto komplexů (především magnetických).
2. Prohloubení teoretických znalostí z oboru molekulového magnetizmu.
3. Syntéza 17členného a 15členného pyridinového makrocyklického ligandu, který bude ve svém skeletu obsahovat piperazinovou funkční skupinu, a příprava komplexů těchto ligandů s vybranými přechodnými kovy popřípadě lanthanoidy.
4. Charakterizace ligandů i komplexů pomocí různých fyzikálně-chemických metod za pomoci školitele a členů katedry anorganické chemie.
6. Zpracování výsledků do podoby diplomové práce s rozsahem 40-80 stran.
7. Předpokládaný termín odevzdání diplomové práce: 30. 04. 2020.
Research Plan
1. Literární rešerše zabývající se (i) způsoby přípravy 15-17členných makrocyklických ligandů (templátová syntéza, užití tosylových chránících skupin aj.) a makrocyklických ligandů obsahujících piperazinou funkční skupinu, (ii) přípravou komplexů výše uvedených ligandů s přechodnými kovy případně lanthanoidy, (iii) popisem vlastností těchto komplexů (především magnetických).
2. Prohloubení teoretických znalostí z oboru molekulového magnetizmu.
3. Syntéza 17členného a 15členného pyridinového makrocyklického ligandu, který bude ve svém skeletu obsahovat piperazinovou funkční skupinu, a příprava komplexů těchto ligandů s vybranými přechodnými kovy popřípadě lanthanoidy.
4. Charakterizace ligandů i komplexů pomocí různých fyzikálně-chemických metod za pomoci školitele a členů katedry anorganické chemie.
6. Zpracování výsledků do podoby diplomové práce s rozsahem 40-80 stran.
7. Předpokládaný termín odevzdání diplomové práce: 30. 04. 2020.
Recommended resources
O. Cortisor, W. Linert, Metall Mediated Template Synthesis of Ligands, Word Scientific Publishing 2004; G. A. Melson, Coordination Chemistry of Macrocyclic Compounds, Plenum Press 1979; N. V. Gerbeleu, V. B. Arion, J. P. Burgess, Template Synthesis of Macrocyclic Compounds, Wiley 2008; Molecular Nanomagnets and Related Phenomena; S. Gao, Ed.; Structure and Bonding, Vol. 164; Springer: Berlin, 2015; D. Gatteshi, R. Sessoli, J. Villain, Molecular Nanomegnets; Oxford University Press: New York, 2006; a další odborná časopisecká literatura dle rešerše (WoS, SciFinder, Scopus aj.) a doporučení školitele..
Recommended resources
O. Cortisor, W. Linert, Metall Mediated Template Synthesis of Ligands, Word Scientific Publishing 2004; G. A. Melson, Coordination Chemistry of Macrocyclic Compounds, Plenum Press 1979; N. V. Gerbeleu, V. B. Arion, J. P. Burgess, Template Synthesis of Macrocyclic Compounds, Wiley 2008; Molecular Nanomagnets and Related Phenomena; S. Gao, Ed.; Structure and Bonding, Vol. 164; Springer: Berlin, 2015; D. Gatteshi, R. Sessoli, J. Villain, Molecular Nanomegnets; Oxford University Press: New York, 2006; a další odborná časopisecká literatura dle rešerše (WoS, SciFinder, Scopus aj.) a doporučení školitele..
Enclosed appendices
-
Appendices bound in thesis
illustrations, graphs, schemes, tables
Taken from the library
Yes
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
Zápis z průběhu obhajoby diplomové práce studentky: ZAHRADNÍKOVÁ Eva, Bc.:
"15-17členné piperazinové makrocyklické ligandy a jejich komplexy s přechodnými kovy nebo lanthanoidy"
Dne 2. 7. 2020 proběhla obhajoba výše uvedené práce. Po představení předsedou komise (doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D.) studentka přednesla cca 12 min přehledný referát o své práci. Následovalo přečtení posudků vedoucího práce (RNDr. Bohuslav Drahoš, Ph.D.) a oponenta (Mgr. Peter Antal, Ph.D.). V rámci další diskuze byly předneseny následující připomínky a dotazy:
doc. M. Čajan - dotaz na strukturní modifikace ligandu LdiEt.
Dr. I. Nemec - dotaz na využití templátujících kovů a možnou přípravu N-oxid derivátů diskutovaných ligandů.
Na vznesené připomínky a dotazy oponenta i dalších diskutujících studentka reagovala uspokojivě. Po diskusi proběhlo uzavřené jednání komise pro obhajobu (doc. Ing. Radovan Herchel, Ph.D. - předseda, prof. RNDr. Pavel Kopel, Ph.D., doc. RNDr. Zdeněk Šindelář, CSc.) a hlasování o hodnocení práce s výsledkem: "A".