Syntéza bio-inspirovaných molekul hvězdicového tvaru pro světlem-řízený vývoj udržitelných paliv

Abstract

Fotokatalytické děje a jejich využití v oblasti artificiální fotosyntézy pro vývoj vodíku se jakožto alternativní zdroj energie ke spalovacím procesům stávají v dnešní době omezování emisí škodlivých látek a skleníkových plynů populární tématikou získávání energie pro budoucnost. Bio-inspirované hvězdicové materiály obsahující molekuly flaviny-inspirovaných struktur by mohly v budoucnu být odpovědí na poptávku po fotokatalyzátorech vysoké účinnosti, které jsou pro vývoj vodíku touto cestou, ale i jiné fotokatalytické procesy, důležitým akcelerátorem. Tato bakalářská práce se v literární rešerši zabývá právě problematikou artificiální fotosyntézy, fotokatalyticky aktivních látek a molekul hvězdicového typu. V experimentální části se zaměřuje na podrobný popis a řešení problémů syntézy stavebních bloků pro tvorbu bio-inspirovaných molekul hvězdicového typu za použití zejména elektrofilní aromatické bromace, Sonogashira cross-couplingové reakce, pyrazinové cyklizace a N- alkylační reakce. Syntetické cesty byly otestovány a optimalizovány a byla vyhodnocena jejich výtěžnost a analýza výsledných molekul.

Photocatalytic processes and their application in the field of artificial photosynthesis for hydrogen production, as an alternative energy source to combustion-based methods using fossil fuels, have become a prominent topic in the context of efforts to reduce emissions of harmful substances and greenhouse gases. Bio-inspired star-shaped materials containing molecules based on flavin-like structures may, in the future, represent a promising class of highly efficient photocatalysts essential for hydrogen generation via this route, as well as for other photocatalytic transformations. This bachelor thesis, in its literature review, focuses on the topic of artificial photosynthesis, photocatalytically active compounds, and star-shaped molecular architectures. The experimental part provides a detailed description and addresses the challenges related to the synthesis of building blocks for the construction of bio-inspired star-shaped molecules. The synthesis primarily involved electrophilic aromatic bromination, Sonogashira cross-coupling reactions, pyrazine ring cyclization, and N-alkylation. The synthetic routes were tested and optimized, and their yields and the structures of the resulting compounds were evaluated.