Prenos elektrona z liganda na kovino (angl. Ligand to Metal Charge Transfer – LMCT) je fotokemijski pojav, ki je v zadnjem času pridobil na popularnosti na področju fotokemijskih organskih pretvorb. Nedavno so LMCT lastnosti bizmuta – elementa, znanega po svoji nizki toksičnosti in okoljski trajnosti – vzbudile veliko zanimanja. Zmožnost bizmuta, da prevzame več oksidacijskih stanj, nakazuje na radikalsko-polarni preklop kot možno reakcijsko pot. Ta je v tem magistrskem delu raziskana z namenom, da bi se potencialno odklenile nove reaktivnosti in aplikacije v zeleni kemiji.
Potrjena je bila sposobnost bizmuta, da z LMCT aktivacijo omogoči dekarboksilacijo benzilnih karboksilnih kislin. Pridobljeni rezultati potrjujejo obstoječo literaturo o radikalskem spajanju bizmutovih(II) zvrsti z ogljikovimi radikali. Ionska narava sistema je bila potrjena z uspešnim lovljenjem nastalih karbokationov z elektronsko revnimi dušikovimi nukleofili. Bizmutov(III) triflat je bil prepoznan kot optimalen vir bizmuta zaradi svoje najboljše zmožnosti oksidacije ogljikovega radikala do karbokationu podobnega intermediata. Ugotovitve nakazujejo, da je koordinacija nukleofila na bizmutov center ključna za tvorbo produkta prek mehanizma reduktivne eliminacije. Pomembna tekmovalna reakcija je radikalsko so-spajanje nastalih ogljikovih radikalov. pH sistema igra ključno vlogo, pri čemer presežek baze vodi do tvorbe dimernih produktov. Razlog je v večkratni koordinaciji karboksilnih kislin na en bizmutov center, kar omogoča hitro so-spajanje in ovira koordinacijo nukleofila. Nasprotno, sproščanje protonov med oksidativnim križnim spajanjem upočasni reakcijo. Diklorometan je bil prepoznan kot optimalno topilo zaradi svoje relativno visoke polarnosti in nekoordinirajoče narave. Sistem je bil narejen katalitičen, pri čemer so se persulfatne soli izkazale kot najučinkovitejši oksidant. DFT izračuni so bili narejeni za vrsto bizmutovih kompleksov z aril ocetnimi kislinami. Vizualizacije molekularnih orbital kažejo, da se HOMO orbitala LMCT-aktivnih kompleksov nahaja na π-orbitalnem sistemu arilnega obroča. DFT-napovedani UV-Vis absorpcijski spektri kažejo odvisnost glede na različno koordinacijo ligandov. UV-Vis meritve so nakazale premik LMCT absorpcije proti daljšim valovnim dolžinam z naraščajočo elektronsko gostoto arilnega obroča v seriji aril ocetnih kislin v kompleksih z bizmutovim(III) triflatom.
|