Chemia fosforu i boru

X: @PonikiewskiLab

Zespół

Badania

Zarówno w chemii, jak i w biologii znanych jest bardzo wiele przykładów związków zawierających wiązanie C–P. Często są to związki, w których atom fosforu występuje na +III i +V stopniu utlenienia. Samo tworzenie wiązania pojedynczego lub podwójnego pomiędzy atomami węgla i fosforu (C–P lub C=P) jest nadal interesującym przedmiotem badań w dziedzinie chemii nieorganicznej i organicznej. Na uwagę w tej grupie zasługują związki zawierające niskowalencyjny atom fosforu, w szczególności posiadające wiązania wielokrotne węgiel–fosfor. Jednymi z przedstawicieli tego typu związków są fosfaalkeny o ogólnym wzorze R2C=PR′, natomiast fosfaalkiny stanowią główną klasę związków zawierających wiązanie C≡P. Jednak w literaturze znajduje się znikoma liczba związków z wiązaniem π wzbogaconym o dodatkowy atom fosforu, które tworzą układ C=P–P. Wynika to z faktu, że synteza takich związków jest dość skomplikowana i czasochłonna.

Nasze doświadczenie oraz zakres zainteresowań w obszarze związków zawierających niskowalencyjne atomy fosforu pozwoliły na opracowanie wydajnej i stosunkowo prostej metody syntezy fosfanylofosfaalkenów — związków z układem wiązań C=P–P. Badania prowadzone przez nas dla β-diketiminowych kompleksów tytanu(IV) z ligandem fosfanylofosfinidenowym (reakcja metalo-fosfa-Wittiga) oraz soli litowej difosfanu R1R2P–P(SiMe3)Li·nTHF (reakcja fosfa-Petersona) w reakcjach z wybranymi aldehydami i ketonami pozwoliły ustalić, że najbardziej wydajną metodą otrzymywania nowych fosfanylofosfaalkenów jest reakcja fosfa-Petersona. Duża dostępność różnorodnych związków karbonylowych umożliwiła otrzymanie i scharakteryzowanie wielu fosfanylofosfaalkenów zawierających nie tylko proste podstawniki alkilowe, lecz także podstawniki arylowe z grupami funkcyjnymi, takimi jak grupy aminowe, nitrylowe czy eterowe. Bogata gama podstawników przy atomie węgla, w tym obecność wiązania C=P, wiązania P–P oraz atomu fosforu o charakterze fosfanylowym, stwarza praktycznie nieograniczone możliwości badania tych związków. Najważniejszą zaletą jest jednak ich stabilność na powietrzu, co znacząco zwiększa możliwości ich wykorzystania i zastosowania.

Głównymi celami naszych badań są:

  • wykorzystanie otrzymanych fosfanylofosfaalkenów do stworzenia nowej klasy układów polimerowych, zarówno koordynacyjnych, jak i fosforoorganicznych, o zróżnicowanych właściwościach
  • aktywacja wiązania P=C w otrzymanych fosfanylofosfaalkenach w reakcji z tiolami i ditiolami, a następnie wykorzystanie uzyskanych związków do syntezy kompleksów z Pd, Pt, Ni i Co w celu otrzymania nowej klasy katalizatorów do uwodornienia wiązań C=C i C=O
  • wykorzystanie otrzymanych fosfanylofosfaalkenów do syntezy związków fosforoorganicznych o różnych stopniach utlenienia atomów fosforu (III i V), a następnie wykorzystanie ich do:
    • syntezy kompleksów z Pd, Pt, Ni i Co w celu otrzymania nowej klasy katalizatorów
    • addycji małych cząsteczek do wiązania P–P, takich jak CO2, SO2, N2O, NO2 i H2

Wybrane publikacje

  1. Ziółkowska, W. Błaszkiewicz, T. Kruczyński: The effect of substituents on the P–P and P=C bond properties in phosphanylphosphaalkenes. Dalton Trans. 54 (2025) 8041-8044, doi: 10.1039/D5DT00692A.
  2. Ziółkowska, T. Kruczyński, D. Gudat, Ł. Ponikiewski: Phosphanylphosphaalkenes as precursors for metallaphosphaalkene complexes. Dalton Trans. 53 (2024) 19107-19111, doi:10.1039/D4DT03012E.
  3. Ziółkowska, M. Prześniak-Welenc, T. Kruczyński, M. Gamer, Ł. Ponikiewski: Overview of the synthesis and catalytic reactivity of transition metal complexes based on C=P bond systems. Dalton Trans. 53 (2024) 9350-9357, doi:10.1039/d4dt00987h.
  4. Ziółkowska, N. Szynkiewicz, J. Ryl, Ł. Ponikiewski: Group 11 complexes with a phosphanylphosphaalkene ligand: preparation and stability study. Dalton Trans. 52 (2023) 4658-4662, doi:10.1039/D3DT00626C.
  5. Ziółkowska, J. Doroszuk, Ł. Ponikiewski: Overview of the synthesis and catalytic reactivity of transition metal complexes based on C=P bond systems. Organometallics 42 (2023) 505–537, doi:10.1021/acs.organomet.2c00379.
  6. Ziółkowska, N. Szynkiewicz, Ł. Ponikiewski: Activation of the C=P bond in phosphanylphosphaalkenes (C=P–P bond system) in the reaction with nucleophilic reagents: MeLi, nBuLi and tBuLi. RSC Adv. (2022) 12, 10989-10996, doi:10.1039/D1RA09215D.
  7. Ziółkowska, N. Szynkiewicz, Ł. Ponikiewski: Two complimentary approaches for the synthesis and isolation of stable phosphanylphosphaalkenes. Inorg. Chem. Front. 8 (2021) 3851-3862, doi:10.1039/D1QI00550B.
  8. Ziółkowska, N. Szynkiewicz, Ł. Ponikiewski: Experimental and theoretical investigation of the reactivity of [(BDI*)Ti(Cl){η2-P(SiMe3)-PiPr2}] towards selected ketones. Dalton Trans. 50 (2021) 1390-1401, doi:10.1039/D0DT04014B.