Zainteresowania badawcze grupy:
- chemia organiczna i heteroorganiczna (P, S, N, Si, B);
- nowe koncepcje w chemii organicznej;
- chemia materiałów (synteza i właściwości materiałów optoelektrycznych opartych na małych cząsteczkach organicznych);
- synteza produktów naturalnych i związków aktywnych biologicznie (cyklopentanoidów, lignanoidów, alkaloidów, biologicznie aktywnych czwartorzędowych soli heteroniowych, w tym optycznie czynnych cieczy jonowych, bio-dendrimerów);
- badanie reakcji przebiegających z udziałem reaktywnych produktów przejściowych (karbokationów – SEAr, karboanionów, rodników węglowych przy atomie P; mechanizmy reakcji);
- chemia ekotoksykologiczna i rolnicza (badanie właściwości eko(fito)toksycznych związków organicznych, w tym leków oraz właściwości herbicydowych nowych połączeń heteroorganicznych), chemia farmaceutyczna (poprawa biodostępności leków obniżających ciśnienie). Tematy prowadzone we współpracy z grupą Badań Strukturalnych i Materiałowych (PB) w UJD, w Częstochowie.
Antywirusowy dendrymer polianionowy
(sól sodowa) przeciwko obu typom wirusa HIV
Ostatnie osiągnięcia naukowe:
1. Odkrycie dwóch nowych reakcji, sklasyfikowanych w kategorii reakcji hetero-Friedela-Craftsa/Bradshera, jako wariant tlenowy (okso-F-C/B)1-6 i siarkowy (tio-F-C/B).6,7
Znaczenie: Reakcje te prowadzą do powstania unikalnych RO- i RS-podstawionych (hetero)acenów charakteryzujących się: 1) wysokim stopniem podstawienia, 2) obecnością co najmniej trzech, skondensowanych (hetero)aromatycznych pierścieni oraz 3) charakterem wyłącznie elektrono-donorowym lub donorowo-akceptorowym, co odróżnia je pod względem struktury chemicznej i unikalnych właściwości od innych, znanych (hetero)acenów.
Literatura:
- Diarylmethanol Derivative into an Unknown 1,2,3,6,7,10-Hexahydroxylated Anthracene System. P. Bałczewski, M. Koprowski, A. Bodzioch, B. Marciniak, E. Różycka-Sokołowska, J. Org. Chem. 2006, 71, 2899-2902.
- First Approach to Nitrogen‐Containing Fused Aromatic Hydrocarbons as Targets for Organoelectronics Utilizing a New Transformation of O‐Protected Diaryl Methanols. P. Bałczewski, A. Bodzioch, E. Różycka-Sokołowska B. Marciniak, P. Uznański, Chem. Eur. J. 2010,16, 2392-2400.
- Synthesis and Optoelectronic Properties of Hexahydroxylated 10‐O‐R‐Substituted Anthracenes via a New Modification of the Friedel–Crafts Reaction Using O‐Protected ortho‐Acetal Diarylmethanols. A Bodzioch, B. Marciniak, E. Różycka-Sokołowska, J. K. Jeszka, P. Uznański, S. Kania, J. Kuliński, P. Bałczewski, Chem. Eur. J. 2012, 18, 4866-4876.
- Milder Bradsher Conditions for Blue light Emitting Anthracenes. A. Bodzioch, B. Marciniak, E. Różycka-Sokołowska, J. K. Jeszka, P. Uznański, S. Kania, J. Kuliński, P. Bałczewski, Synfacts – Highlights in Curr. Synth. Org. Chem. 2012, 8, 619-625.
- Use of Isomeric, Aromatic Dialdehydes in the Synthesis of Photoactive, Positional Isomers of Higher Analogs of o-Bromo(hetero)acenaldehydes. P. Bałczewski, J. Skalik, P. Uznański, D. Guziejewski, W. Ciesielski, RSC Adv. 2015, 5, 24700-24704.
- Ultrasound-assisted synthesis of RO- and RS-substituted (hetero)acenes via oxo- and thio-Friedel-Crafts/Bradsher reactions, P. Bałczewski; E. Kowalska, J. Skalik, M. Koprowski, K. Owsianik, E. Różycka-Sokołowska, Ultrason. Sonochem. 2019. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104640.
- Mono-aryl/alkylthio-substituted (Hetero)acenes of Exceptional Thermal and Photochemical Stability via Thio-Friedel Crafts/Bradsher Cyclization Reaction. P Bałczewski, E. Kowalska, E. Różycka-Sokołowska, J. Skalik, K. Owsianik, M. Koprowski, B. Marciniak, D. Guziejewski, W. Ciesielski, Chem. Eur. J. 2019, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201903027
2. Odkrycie nowych materiałów organicznych o bardzo wysokiej odporności termicznej i fotochemicznej.1
Znaczenie: Wysoko podstawione RS-(hetero)aceny, otrzymane w reakcjach okso-F-C/B i tio-F-C/B posiadają bardzo wysoką stabilność termiczną (Tdec.= 331-354 oC) i wyjątkową stabilność fotochemiczną w warunkach tlenowych i beztlenowych, zarówno przy 254 nm, jak i 365 nm, wielokrotnie przekraczając stabilności znanych analogów i niepodstawionego antracenu (do 1200 – 1900 razy). Zastosowanie: optoelektronika i organo-foto-kataliza.
Literatura:
- Mono-aryl/alkylthio-substituted (Hetero)acenes of Exceptional Thermal and Photochemical Stability via Thio-Friedel Crafts/Bradsher Cyclization Reaction. P. Bałczewski, E. Kowalska, E. Różycka-Sokołowska, J. Skalik, K. Owsianik, M. Koprowski, B. Marciniak, D. Guziejewski, W. Ciesielski, Chem. Eur. J. 2019. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201903027
3. Odkrycie, możliwości znacznego przyspieszania przez ultradźwięki homogenicznych reakcji przebiegających poprzez mechanizm jonowy (karbokationowy).1,2
Znaczenie: Homogeniczne reakcje przebiegające w oparciu o karbokationowy mechanizm SEAr, a zwłaszcza warianty okso – i tio-F-C/B oraz klasyczna reakcja Bradshera, mogą być, wbrew regułom sonochemii, znacznie przyspieszane za pomocą ultradźwięków. Nieoczekiwane przyspieszenie przekroczyło 7500 razy dla okso-wariantu. Zaproponowano powstawanie „nagich”, bardzo reaktywnych karbokationów, (naked carbocations) w wyniku działania fali uderzeniowej i deformacji otoczki solwatacyjnej, jako produktów pośrednich odpowiedzialnych za tak duże przyspieszenie.
Literatura:
- Ultrasound-assisted synthesis of RO- and RS-substituted (hetero)acenes via oxo- and thio-Friedel-Crafts/Bradsher reactions. P. Bałczewski, E. Kowalska, J. Skalik, M. Koprowski, K. Owsianik, E. Różycka-Sokołowska, Ultrason. Sonochem. 2019. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104640.
- Ultrasound-assisted Bradsher reaction in aqueous and non-aqueous media: First use of ultrasounds in electrophilic aromatic cyclisation leading to polyacenes. E. Kowalska, P. Bałczewski, Ultrason. Sonochem. 2017, 34, 743-753.
4. Odkrycie nowych, farmaceutycznych stałych dyspersji o wysokiej biodostępności przeciwko nadciśnieniu tętniczemu i COVID-19
Patenty dotyczące osiągnięć 1-4:
- Aromatyczne sulfotlenki i sulfony, sposób ich wytwarzania i zastosowanie (Aromatic sulfoxides and sulfones, a method of their preparation and application). P. Bałczewski, E. Kowalska, J. Skalik, M. Koprowski, K. Owsianik, E. Różycka-Sokołowska; patent RP appl., P.429272, 14.03.2019.
- Tio-funkcjonalizowane aceny i ich zastosowanie (Thio-functionalized acenes and their application).
P. Bałczewski, , E. Kowalska, J. Skalik, M. Koprowski, K. Owsianik, E. Różycka-Sokołowska; patent RP appl., P.4292239, 12.03.2019.
- 10-Thiosubstituted pentahydroxyanthracene derivatives, a method of their preparation and intermediate compounds. P. Bałczewski, E. Kowalska, J. Skalik; eur. patent app., Appl. No EP-14460003.8, 06.02.2014; Patent RP udzielony No 28896539 2017, 01.02.2017.
- Nowe skondensowane węglowodory poliaromatyczne i poliheteroaromatyczne, sposób ich wytwarzania oraz związki pośrednie (dwa patenty o tym samym tytule). P. Bałczewski, A. Bodzioch, J. Skalik, M. Koprowski; patent PL 219155, 24.07.2014; patent PL 219334, 25.08.2014.