Rozwój enancjoselektywnej syntezy organicznej jest prawdopodobnie jednym z najtrudniejszych zadań we współczesnej chemii organicznej, ale jednocześnie umożliwia najbardziej efektywny i ekonomiczny sposób otrzywywania związków o właściwej strukturze i konfiguracji. W tej dziedzinie, wykorzystanie enancjoselektywnej fotokatalizy, szczególnie w świetle widzialnym, jest atrakcyjnym narzędziem, ponieważ pozwala ograniczyć zużycie energii i ilości produkowanych odpadów. Stąd też dalszy rozwój tej dziedziny jest niezwykle istotnym zadaniem. W chwili obecnej, w asymetrycznej fotokatalizie wykorzystuje się podwójną aktywację – tzn. połączenie fotokatalizy z aktywacją aminami, kwasami Lewisa, czy karbenami NHC. W 2014 roku po raz pierwszy opisano dwa chiralne fotokatalizatory będące kompleksami Ru i Ir – związki te są drogie i toksyczne, mają też ograniczone zastosowanie. Bez wątpienia najbardziej ekonomicznym i przyszłościowym rozwiązaniem jest zastosowanie chiralnych organicznych fotokatalizatorów . Celem projektu jest opracowanie katalizatorów FOTOORGANOREDOKS do enancjoselektywnej katalizy indukowanej światłem widzialnym. Proponujemy, aby jedna organiczna molekuła pełniła funkcję zarówno źródła chiralności jak i katalizatora fotoredoks. Zakładamy, że tak zaprojektowany katalizator będzie jednocześnie fotoaktywował molekułę i indukował stereoselektywność reakcji.

Zaproponowane podejście ma charakter ogólny, jego główny cel nie polega na syntezie konkretnych fotokatalizatorów i ich zastosowaniu do syntezy chiralnych związków. Ma za zadanie wykazać, że możliwe jest przeprowadzenie wysoce enancjoselektywnych reakcji na drodze fotochemicznej wobec chiralnych katalizatorów FOTOORGANOREDOKS. Metodologia badań Proponowany katalizator FOTOORGANOREDOKS powinien charakteryzować się następującymi cechami: być barwnikiem organicznym, posiadać element chiralności oraz fragment dokujący substrat, absorbować promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie światła widzialnego, posiadać wysoki pierwszy potencjał redukcji. Zakładamy, że połączenie tych cech w jednej molekule pozwoli otrzymać efektywny fotokatalizator reakcji asymetrycznych. W celu opacowania takiego katalizatora planujemy sfunkcjonalizować platformy achiralnych barwników (pochodnych rodaminy, perylenubisimidu, 1-fenylofenotiazyny, etc.) poprzez wprowadzenie elementów chiralności oraz podstawników dokujących substrat. Opracowane fotokatalizatory będą testowane na wybranej arbitralnie modelowej reakcji tetrahydroizochinoliny z nukleofilami. Wiadomo, że Schemat 1. Reakcja modelowa reakcje tego typu można prowadzić na drodze fotochemicznej wobec kompleksów Ru i Ir, a nawet eozyny. Taki stan wiedzy eliminuje fazę wstępną badań i pozwala na skupienie się na głownym celu badań. Następnie takie podejście będzie rozszerzone na inne aminy oraz na inne typy reakcji, aby wykazać ogólność zaproponowanego podejścia.

Zainteresowanie procesami fotokatalitycznymi wzrasta z roku na rok i coraz więcej reakcji chemicznych może być przeprowadzana w ten sposób. Dziś bardziej niż kiedykolwiek w przeszłości marzenia Ciamiciana, ojca fotchemii, muszą stać się wzorcem. Przemysł chemiczny i farmaceutyczny obwarowany jest coraz ostrzejszymi restrykcjami dotyczącymi jakości odpadów poprodukcyjnych oraz wymaganiami czystości stawianym potencjalnym lekom (śladowe ilości metali). Idąc na przeciw tym wymaganiom coraz intensywniej poszukuje się metod przyjaznych środowisku. Realizacja przedłożonego projektu otworzy drogę do nowej, ekologicznej, i efektywnej metodologii syntezy asymetrycznej. Takie spojrzenie na asymetryczną syntezę fotokatalityczną utoruje drogę do rozwoju nowych procesów fotochemicznych najpierw w laboratorium a w przyszłości w przemyśle.