Witamina B12 (kobalamina), związek niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego, od wielu lat cieszy się dużym zainteresowaniem w środowiskach naukowych. Pod postacią koenzymów: metylo- i adenozylokobalaminy przy udziale enzymów katalizuje przebieg reakcji będących podstawą istotnych funkcji metabolizmu u ssaków. Katalityczne właściwości kobalaminy oraz jej pochodnych wynikają z obecności w jej strukturze jonu kobaltu na +3 stopniu utlenienia i pozwalają na prowadzenie również w warunkach laboratoryjnych reakcji niemożliwych wcześniej do przeprowadzenia bez udziału odpowiednich enzymów. Przykładem może być zastosowanie pochodnych kobalaminy w reakcji dehalogenowania bardzo toksycznego pestycydu - DDT.

W trakcie badań prowadzonych w naszej grupie badawczej odkryliśmy całkowicie nową reakcją katalizowaną amfifilową pochodną witaminy B12 - kobalestrem. W obecności tego katalizatora oraz silnego reduktora (Zn, NH 4 ) diazooctan etylu reaguje z 1,1-difenyloetenem dając mieszaninę dwóch produktów: 4,4-difenylobut-3-enianu etylu oraz 4,4-difenylobutanianu etylu. Dokładna analiza danych literaturowych wskazuje, że jest to zupełnie nowy typ reakcji pozwalający na funkcjonalizację terminalnych wiązań podwójnych. Zastosowanie silnego reduktora, konieczne do zachowania cyklu katalitycznego wyklucza możliwość rozszerzenia zakresu stosowalności reakcji na podatne na redukcję substraty.

Celem projektu jest opracowanie metody C-H funkcjonalizacji olefin w katalizowanej kobalaminą reakcji diazooctanu etylu z olefinami w warunkach redukcji elektrochemicznej. Zakładam, że zastosowanie redukcji elektrochemicznej i możliwość kontroli potencjału redukcji jaką daje ta metoda pozwoli na uniknięcie problemów związanych z zastosowaniem redukcji chemicznej, poprawę selektywności reakcji oraz. Ponadto, wyeliminowany zostanie ze środowiska reakcji silny reduktor, co ułatwi rozszerzenie zakresu stosowalności o substraty podatne na redukcję.

W pierwszym etapie badań zamierzam sprawdzić wpływ takich parametrów jak: rodzaj zastosowanych elektrod, wartość potencjału redukcji oraz rodzaj katalizatora. Badanie wpływu katalizatora, oprócz zastosowania jako katalizatorów powszechnie używanych hydrofobowych pochodnych kobalaminy będzie wymagało syntezy nowych katalizatorów. Do ich przygotowania zamierzam wykorzystać metodą, którą opracowałem w ramach swojej pracy inżynierskiej. Porównanie wyników reakcji przy zastosowaniu nowych katalizatorów dostarczy cennych informacji na temat wpływu części nukleofilowej w pochodnych kobalaminy na ich właściwości katalityczne. Po ustaleniu najlepszych warunków prowadzenia redukcji elektrochemicznej zamierzam przeprowadzić optymalizację reakcji modelowej. W ostatnim etapie projektu przeprowadzę reakcje z zastosowaniem różnych typów alkenów w celu określenia zakresu i ograniczeń opracowanej metody.

Podsumowując, w ramach projektu zamierzam opracować katalizowaną pochodnymi kobalaminy elektrochemiczną metodę alkilowania olefin. Rezultatem badań będzie opracowanie nowej, przyjaznej dla środowiska metody pozwalającej na funkcjonalizację terminalnych alkenów.