Ions have a great impact on our life, as numerous biological and industrial processes depend on the presence and transport of ions, and in particular, anions. The development of small molecule anion sensors and probes has been an area of significant attention over the past 30 years. In chapter 2, a simple, sensitive, and selective cyanide and fluoride ion colorimetric sensor-based detection is presented and discussed in which the sensor is a soluble tetra- and di-Schiff base system in which DAMN groups have helped form a conjugated species.
Carbon dioxide (CO$_2$) is one of the dominant anthropogenic greenhouse gases, which is believed to be contributing to global warming and climate change; hence, CO$_2$ chemistry (capture and conversion) has appeal worldwide as the most important and top priority for the scientific community. Recently, the CO$_2$ concentration increased to 415 ppm in the atmosphere and continues to increase. In chapter 3, a unique zwitterionic active site on guanidinium–β-keto-enol- based π–conjugated network polymers (COP-213) has been designed and synthesized which shows good activity and selectivity in cyclic carbonate formation without the participation of cocatalysts or solvents and under mild conditions.
Transition metal catalysts involving complexes of copper (Cu), nickel (Ni), and palladium (Pd) have been widely used for cross-coupling reactions and has been used to introduce various functional groups into unsaturated substances. In these reactions, the C–C bond formation can be achieved by the reaction of an electrophilic carbon species e.g. vinyl or aryl halides with organometallic active reagents like Grignard reagents and various organoboron compounds, which possess a nucleophilic carbon. In chapter 4, we carried out density functional calculations to better understand the insitu generations of Csp3 nucleophiles and the transmetalation step of a synergistic Cu/Pd catalytic system, in which in situ generations of Cu-based nucleophiles from alkenes and diboron reagents are possible.
Porous materials could make a great impact in the area of precious-metal recovery from industrial waste. Stability in strongly acidic media and cost cutting by multiple-time reuse promises great incentives for the electronics and car industries to reclaim Pt-group metals. Despite the urgency, the highly selective recovery of individual precious metals (such as Pd from others) was not properly addressed using porous materials. In chapter 5, we present a facile, one-pot, metal-free synthetic strategy to help synthesize the first example of pyrazole-connected porous COPs using a double Schiff base, which connect the aromatic bishydrazine with the tris-acetylacetonate linker to help achieve a highly stable porous frameworks. This approach enabled us to form the kinetic product, which was confirmed by the model system through a single-crystal x-ray analysis. Interestingly, syn addition was favored over anti.
Keywords: CO$_2$ capture, Computational chemistry, Density Functional Theory, Reaction Mechanism, Reaction Design, Polymerization
수많은 생물학적 및 산업적 과정이 이온, 특히 음이온의 존재와 수송에 의존하기 때문에 이온은 우리 삶에 큰 영향을 미친다. 소분자 음이온 센서 및 프로브의 개발은 지난 30년 동안 중요한 관심 분야였다. 본 논문 2장은 DAMN 그룹이 공액종을 형성하는 데 도움이 되는 수용성 tetra- 및 di-Schiff 기반 시스템인 단순하고 민감하며 선택적인 시안화물 및 불소 이온 비색계 센서 기반 감지가 제시되고 논의된다.
이산화탄소 (CO$_2$)는 지구 온난화와 기후 변화에 기여하는 것으로 여겨지는 주요 인위적 온실가스 중 하나이다. 따라서 CO$_2$ 화학 (포집 및 전환)은 과학계에서 가장 중요하고 최우선 순위로 전 세계적으로 설득력이 있다. 최근 CO$_2$ 농도는 대기 중 415ppm으로 증가했으며 계속해서 증가하고 있다. 본 논문 3장은 guanidinium–β-keto-enol 기반 π–conjugated network polymers (COP-213)의 고유한 양성 이온 활성 부위가 설계 및 합성되어 조 촉매나 용매의 참여없이 순환 탄산염 형성에서 우수한 활동성과 선택성을 확인하였다.
온화한 상태에서 구리 (Cu), 니켈 (Ni) 및 팔라듐 (Pd) 의 착물을 포함하는 전이 금속 촉매는 교차 결합 반응에 널리 사용되었으며, 다양한 작용기를 불포화 물질에 도입하였다. 이러한 반응에서 C-C 결합 형성은 비닐 또는 아릴 할라이드의 친전자성 탄소종과 친핵성 탄소를 보유하는 Grignard 시약 및 다양한 유기 붕소 화합물과 같은 유기 금속 활성 시약의 반응에 의해 달성될 수 있다. 본 논문 4장은 Csp3 친핵체의 in situ 세대와 알켄과 diboron 시약에서 Cu 기반 친핵체의 in situ 세대가 발생하는 시너지적 Cu/Pd 촉매 시스템의 금속 전환 단계를 더 잘 이해하기 위해 밀도 함수 계산을 수행하였다.
다공성 물질은 산업 폐기물에서 귀금속 회수 영역에 큰 영향을 미칠 수 있다. 강산성 매체의 안정성과 여러 번의 재사용에 의한 비용 절감은 전자 및 자동차 산업이 Pt 그룹 금속을 회수하는 데 매우 혁신적일 것 같다. 산업 폐기물에서 귀금속 회수의 시급함에도 불구하고, 개별 귀금속 (예 : 다른 Pd)의 매우 선택적 회수는 다공성 물질을 사용하여 적절하게 처리되지 않았다. 본 논문 5장은 방향족 비스 히드라진을 트리스-아세틸 아세토 네이트 링커와 연결하여 달성하는 데 도움이되는 이중 Schiff 염기를 사용하여 피라졸 연결 다공성 COP의 첫 번째 예를 합성하는 데 도움이되는 간편한 원포트, 무금속 합성 전략을 제시한다. 매우 안정적인 다공성 구조. 이 접근 방식을 통해 우리는 단결정 X 선 분석을 통해 모델 시스템에 의해 확인된 활동적 생성물을 형성할 수 있었다. 흥미롭게도 syn 첨가가 anti보다 선호되는 것을 확인하였다.
핵심되는 말 : CO$_2$ 포집, 계산 화학, 밀도범함수 이론, 반응 메커니즘, 반응 설계, 중합반응, 센서
