Chemia fosforu i boru

GrubbaLab

X: @GrubbaLab

Ludzie

  • dr hab. inż. Rafał Grubba, prof. PG
  • dr inż. Kinga Kaniewska-Laskowska
  • dr inż. Anna Ordyszewska
  • mgr Katarzyna Kowalewska
  • inż. Tomasz Wojnowski
  • Hanna Halenka

Badania

Aktywacja silnych wiązań w małych cząsteczkach chemicznych stanowi fundament dla rozwoju chemii oraz przemysłu chemicznego, pozwalając na tworzenie nowych substancji, materiałów i technologii, które mają szerokie zastosowanie w życiu codziennym. Przemysł chemiczny wykorzystuje aktywację silnych wiązań do syntezowania nowych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, leki, polimery, czy substancje chemiczne używane w produkcji różnych artykułów codziennego użytku. W badaniach naukowych aktywacja silnych wiązań jest istotna dla zrozumienia właściwości chemicznych różnych substancji oraz dla opracowywania nowych metod syntezy i reakcji chemicznych. Zrozumienie aktywacji silnych wiązań jest kluczowe dla projektowania procesów chemicznych, które są bardziej efektywne energetycznie, bezpieczne dla środowiska i zrównoważone. Do niedawna aktywacja małych cząsteczek była wyłączną domeną metali bloku i d i ich związków. Odpowiednio zaprojektowane układy bazujące na pierwiastkach grup głównych potrafią naśladować metale przejściowe dzięki czemu możliwe jest opracowanie tanich i nietoksycznych związków zdolnych do aktywacji silnych wiązań chemicznych.

Nasza grupa badawcza dokonała znaczących osiągnięć w dziedzinie chemii nieorganicznej i aktywacji małych cząsteczek. Odkryliśmy szereg niemetalicznych układów opartych o związki bor i fosforu, które wykazują cechy międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych sfrustrowanych par Lewisa. Zastosowaliśmy innowacyjne podejście w projektowaniu aktywatorów małych cząsteczek, gdzie główne cechy tych układów to bezpośrednie wiązań bor-fosfor oraz niska liczba koordynacyjna boru i fosforu wynosząca trzy lub mniej. Grupa osiągnęła istotny postęp, umożliwiający aktywację wodoru, ditlenku węgla, ditlenku siarki czy podtlenku azotu w bardzo łagodnych warunkach: w temperaturze pokojowej, pod ciśnieniem atmosferycznym i bez użycia dodatkowego katalizatora. Aktualne badania koncertują się na następujących tematach:

  • Zastosowanie sfrustrowanych par Lewisa w aktywacji małych cząsteczek i w katalizie
  • Niskokoordynacyjne związki zawierające wiązanie bor-fosfor jako molekularne narzędzia do rozrywania i tworzenia wiązań chemicznych
  • Badania właściwości kationów boru i ich zastosowanie w syntezie chemicznej
  • Kompleksy metali przejściowych zawierające ligandy o właściwościach zarówno kwasów jak i zasad Lewisa
  • Molekularne formy fosforku boru stabilizowane N-heterocyklicznymi karbenami jako prekursory materiałów o właściwościach półprzewodnikowych.

Wybrane publikacje

  • K. Kaniewska-Laskowska, A. Ordyszewska, T. Wojnowski, H. Halenka, M. Czapla, J. Chojnacki, R. Grubba: Phosphinoborenium cations stabilized by N-heterocyclic carbenes: synthesis, structure, and reactivity. Dalton Trans. 43 (2023) 16061-16066, doi:10.1039/D3DT03090C
  • K. Kaniewska-Laskowska, M. Czapla, J. Chojnacki, R. Grubba, Application of nonmetallic frustrated cations in the activation of small molecules, Dalton Trans. 52 (2023) 8311-8315, doi:10.1039/D3DT01433A.
  • A. Ordyszewska, J. Chojnacki, R. Grubba: Reactivity of triphosphinoboranes towards H3B∙SMe2: Access to derivatives of boraphosphacycloalkanes with diversified substituents. Dalton Trans. 52 (2023) 4161-4166, doi:10.1039/D3DT00116D.
  • K. Kaniewska-Laskowska, K. Klimsiak, N. Szynkiewicz, J. Chojnacki, R. Grubba: Phosphinoborinium cation: a synthon for cationic B-P bond systems. Chem. Commun. 58 (2022) 10068-10071, doi:10.1039/D2CC02933B.
  • N. Szynkiewicz, A. Ordyszewska, J. Chojnacki, R. Grubba: Diphosphinoboranes as Intramolecular Frustrated Lewis Pairs: P−B−P Bond Systems for the Activation of Dihydrogen, Carbon Dioxide, and Phenyl Isocyanate. Inorg. Chem. 60 (2021) 3794–3806, doi:10.1021/acs.inorgchem.0c03563.
  • N. Szynkiewicz, J. Chojnacki, R. Grubba: Activation of N2O and SO2 by the P–B Bond System. Reversible Binding of SO2 by the P–O–B Geminal Frustrated Lewis Pair. Inorg. Chem. (2020), doi:10.1021/acs.inorgchem.0c00435.
  • N. Szynkiewicz, A. Ordyszewska, J. Chojnacki, R. Grubba: Diaminophosphinoboranes: effective reagents for phosphinoboration of CO2. RSC Adv. 9 (2019) 27749, doi:10.1039/c9ra06638a.
  • N. Szynkiewicz, Ł. Ponikiewski, R. Grubba: Diphosphination of CO2 and CS2 mediated by frustrated Lewis pairs - catalytic route to phosphanyl derivatives of formic and dithioformic acid. Chem. Commun. 55 (2019) 2928-2931, doi:10.1039/C9CC00621D.