As populações axial/equatorial em oximas e O-metiI oximas de 2-X-cicloexanonas (X= F, CI, Br, OCH3, SCH3 e N(CH3)2) foram efetivamente determinadas pela análise dos deslocamentos químicos dos prótons 6, utilizando-se os derivados da 4-tércio-butil-cicloexanona como modelos das conformações equatorial e axial. As populações dos confôrmeros axiais também foram determinadas pela análise dos deslocamentos químicos do carbono 4. Este carbono está em uma posição gama gauche em relação ao heteroátomo e sofre assim uma blindagem quando a conformação é axial. Usando-se os deslocamentos químicos observados do carbono 4 do isômero Z, foi possível calcular estas populações no isômero E. Os isômeros Z não apresentam este equilíbrio axial I equatorial porque existe uma compressão estérica grande entre o heteroátomo e o oxigênio na hipotética conformação equatorial. As populações axiais nestes compostos variam de 86% a 96% e apresentam uma dispersão muito pequena com os diferentes métodos utilizados. Ao se comparar oximas com éteres nota-se que para os substituintes mais polarizáveis, como metiltio, cloro e bromo há um aumento da população axial nos éteres comparado às oximas. As frequências de estiramento vCN se correlacionaram com os parâmetros indutivos de Taft (σl) e com a polarizabilidade média da ligação carbono-heteroátomo, o que apoia a idéia de uma interação πCN/σ*cx. Além disso, as frequências de estiramento vOH também se correlacionaram com estes parâmetros e neste caso o efeito indutivo e a polarizabilidade levam a um aumento de acidez destas oximas. / The axial/equatorial populations of oximes and O-methyl oximes of 2-X-cyclohexanones ((X= F, CI, Sr, OCH3, SCH3 e N(CH3)2) were determined by the chemical shifts of the protons bonded to carbon 6, making use of the 4-tert-butyl- cyclohexanone derivatives as models for the equatorial and axial conformations. The axial conformer populations were also determined by the C-4 chemical shift analysis. This carbon lies in a gamma gauche position to the heteroatom and suffers shielding when the conformation is axial. It has been possible to calculate those populations in the E isomer, using the C-4 chemical shift of the Z isomer. The latter do not present an axial/equatorial equilibrium because there is a too high steric compression between the nitrogen and the heteroatom in the hypothethical equatorial conformation. The axial populations of these compounds vary from 86 to 96% and present a small deviation along the different methods used. All substituents are preferentially in the axial conformation, even fluorine and methoxyl, which are predominantly equatorial in the corresponding ketones. It is noted that there is a increase in the axial population for more polarizable substituents like methylthio, chloro and bromo, on going from the oximes to the oximes O-methyl ethers. The vCN stretching frequencies are correlated with Taft\'s inductive parameters (σl) and the mean polarizability of the carbon-heteroatom bond, which supports the view of a πCN/σ*cx interaction. Sesides, the vOH stretching frequencies are also correlated with those parameters and in this case, both the inductive effect and polarizability lead to a increase of the oximes acidity.

A primeira parte deste trabalho relata o estudo conformacional e das interações eletrônicas das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), sendo Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN e NO2. Este estudo foi realizado através das espectroscopias no infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear de 13C e 31P, apoiados por cálculos ab-initio 6-31G**. A existência de uma única banda simétrica da carbonila, tanto na transição fundamental como no 1° harmônico, conjuntamente com a constatação da ocorrência de uma única conformação de baixa energia através dos cálculos ab-initio, sugerem fortemente a existência na série estudada de um único confôrmero gauche. Os deslocamentos de frequência da carbonila do confôrmero gauche da série (I) mostraram-se negativos e aumentam significativamente em valor absoluto indo-se em para de grupos doadores a aceptores de elétrons. Contrariamente, a frequência de estiramento do grupo fosforila vPO diminui progressivamente no mesmo sentido. Este comportamento foi atribuído à ocorrência simultânea no confôrmero gauche da série (I) tanto da interação eletrostática como da transferência de carga entre o oxigênio do grupo fosforila (carregado negativamente) e o carbono carbonílico (carregado positivamente). Os estudos de Ressonância Magnética Nuclear de 13C mostraram uma constância nos deslocamentos químicos do carbono carbonílico na série (I), bem como uma expressiva blindagem do carbono carbonílico desses compostos em relação às acetofenonas correspondentes de referência. Já os deslocamentos químicos de 31P mostraram-se praticamente constantes ao longo da série estudada. Os dados de Ressonância Magnética Nuclear de 13C foram interpretados como sendo devido à ação simultânea tanto do efeito I do grupo dietoxifosforila como da transferência de carga do oxigênio do grupo fosforila ao carbono carbonílico que se encontram na relação espacial γ gauche. Os espectros no ultravioleta dos compostos da série (I) apresentam uma quase invariabilidade da energia da transição no → π* CO em relação às acetofenonas de referência correspondentes, com exceção dos compostos contendo em para substituintes fortemente atraentes de elétrons, onde ocorre uma discreta hipsocromia da transição no → π* CO. Este comportamento foi interpretado como sendo decorrente tanto da interação hiperconjugativa entre os orbitais π* CO e σ* C-P como também da interação de transferência de carga nO(PO) → π* CO, que é mais pronunciada quando o grupo fenacila dos compostos (I) contém grupos fortemente atraente de elétrons na posição para. A segunda parte da presente Dissertação relata o estudo das reações das α-halogenoacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2Hal com trietilfosfito em benzeno anidro à temperatura de refluxo de benzeno. Nessas condições observou-se a formação das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I) e dos enolfosfatos correspondentes CH2=C[Φ-Y][P(O)(OEt)2] (II), havendo mudança na proporção dos isômeros obtidos à medida que se varia tanto o substituinte na posição para do anel benzênico como a natureza do halogênio na posição α. O substituintes doadores de elétrons levam a formação preferencial dos cetofosfonatos (reação de Michael-Arbuzov) enquanto que substituintes aceptores de elétrons levam a formação preferencial de enolfosfatos (produto da reação de Perkow). Estes dados sugerem que a adição nucleofílica à carbonila com a formação dos enolfosfatos depende da afinidade eletrônica do orbital π* CO que estabiliza em maior ou menor extensão o estado de transição (III) que é o provável passo determinante da reação de Perkow. Assim sendo, no caso do para-nitro derivado que contém o LUMO (principalmente π* CO) de mais baixa energia ocorre a formação preferencial de enolfosfato, enquanto que o para-metoxi derivado onde o LUMO é desestabilizado ocorre formação preferencial do cetofosfonato. As proporções isoméricas de cetofosfonato e enolfosfato obtidos encontram-se linearmente correlacionadas com o σP de Hammet. O presente estudo evidenciou o efeito da natureza do grupo de partida (halogênio α à carbonila) na formação de enolfosfatos e cetofosfonatos nas reações estudadas, i.e constatou-se que quanto melhor for o grupo de partida para um mesmo substituinte na posição i>para das α-haloacetofenonas, maior é a proporção de enolfosfato formado em detrimento do cetofosfonato. O conjunto de dados acima descritos está de pleno acordo com a proposta mecanística de que o estado de transição (III) é o passo determinante da formação dos enolfosfatos na reação de α-haloacetofenonas-para-substituídas com trietilfosfito e praticamente exclui a possibilidade de outras propostas mecanísticas descritas na literatura. / The first part of this work reports the conformational and electronic interaction studies of some α-diethoxyphosphoryl-para-substituted acetophenones Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), where Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN and NO2. This study was performed by means of infrared, 13C and 31P Nuclear Magnetic Resonance spectroscopies supported by 6-31G** ab-initio computations. The single symmetrical IR carbonyl band observed both in the fundamental and in the first overtone regions along with the existence of a unique low energy conformation obtained by ab-initio calculations, strongly suggest that a single gauche conformer should be present in the whole series (I). The carbonyl frequency shifts for the gauche rotamers of the title compounds are negative and their absolute values increase progressively on going in para position from electron-donating to electron-accepting substituents. Contrarily, the phosphoryl stretching frequencies (vPO) decrease progressively in the same direction. These trends have been ascribed to the simultaneous occurrence of the attractive electrostatic and charge transfer interactions, which take place between the negatively charged phosphoryl oxygen and the positively charged carbonyl carbon atoms in the gauche rotamer of the title compounds. The 13C NMR data showed that the carbonyl carbono chemical shifts are practically constant along the whole series (I) and that these values are significantly upfield shifted with respect to those of the corresponding parent acetophenones. This behavior has been attributed to the simultaneous occurrence of the I effect of the α-diethoxyphosphoryl group along with the charge transfer which occur between the P=O and the C=O groups which are in the γ-gauche geometry. Furthemore, the 31P chemical shifts are almost constant along the series (I). The ultraviolet spectra of the α-diethoxyphosphorylacetophenones (I) present almost the same π* CO transition energies with respect to the same transition in the corresponding acetophenones, excepting the case of the title compounds which bear at the para position strong electron-attracting groups (nitro and cyano) for which a discrete hypsochromic effect of the π* CO transition has been observed. This behavior was ascribed on the grounds of the simultaneous occurrence of the hyperconjugative interaction (IIa) and their corresponding mono- (IIb) and di- (IIc) oxygenated derivatives Y-PhC(O)CH[SOnMe][P(O)(OEt2)] [II, n=0 (a), n=1 (b)] and n=2 (c)]; c) α-bromo, α- ethylsulfonyl-para-substituted acetophenones Y-PhC(O)[Br][SO2Et] III. This study was performed by means of Infrared, Nuclear Magnetic Resonance, Ultraviolet spectroscopies, ab initio computations and X-ray diffraction analysis. For the α-ethylsulfinylacetophenones (Ia) the cis conformer predominates over the gauche one while in the case of the α-ethylsulfonylacetophenones (Ib) the gauche conformer is the more stable relative to the quasi-cis one. The α-methylthio-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIa) present only a single stable conformer which bears the (SMe) group in a syn-clinal (gauche) geometry and the [P(O)(OEt2)] group in the quasi-periplanar (quasi-cis) geometry with respect to the carbonyl group. The α-methylsulfinyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIb) display two stable conformations corresponding each one to a different diastereomer. The most stable conformer CSSS presents the methylsulfinyl group [MeS(O)] in a quasi-periplanar (quasi-cis) geometry and the diethoxyphosphoryl group [P(O)(OEt2)] in a anti-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group. The second less stable conformer corresponds to the CRSS diastereomer and displays both the [MeS(O)] and the [P(O)(OEt2)] groups in a syn-clinal (gauche) geometry. The α-methylsulfonyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIc) presents only a single stable conformer bearing both the [MeSO2] and [P(O)(OEt)2] groups in a sin-clinal geometry with respect to the carbonyl group. The α-bromo-α-ethylsulfonylacetophenones III present a single stable conformation bearing the the [SO2Et] group in a syn-periplanar (quasi-cis) geometry and the [Br] atom in a syn-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group.

A presente tese relata, em sua primeira parte, o estudo de reatividade das reações competitivas de Michaelis-Arbuzov e Perkow de algumas &#945-haloacetofenonas-orto e meta-substituídas [o- e m-Y-&#934-C(O)CH2-Hal] (Hal = CI, Br e I; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br e NO2) com o trietilfosfito. Estas reações foram acompanhadas por cromatografia a gás e observou-se que no caso das reações das &#945-bromoacetofenonas-meta-substituídas as proporções dos produtos de Michaelis-Arbuzov e Perkow, cetofosfonato e enolfosfato respectivamente, estão diretamente relacionadas à constante &#963m, enquanto que nas &#945-cloro e &#945-iodoacetofenonas-orto-substituídas não foram observados os efeitos dos substituintes. Entretanto, nas &#945-bromoacetofenonas- orto-substituídas, verificou-se uma forte dependência da constante &#963I dos substituintes com as proporções relativas dos produtos formados. Na segunda parte desta tese, foi realizado um estudo conformacional de 7 séries de &#945-heteroacetofenonas-orto e meta-substituídas [o- e m-Y-&#934-C(O)CH[X]-P(O)(OEt)2] (X = H, SMe, S(O)Me e SO2Me; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br e NO2), através da espectroscopia no infravermelho apoiada por cálculos ab initio HF/6-31 G**. Foi observada, para a maioria dos casos, a presença de um ou dois confôrmeros em solução, onde na maioria dos casos a conformação mais estável é a gauche (sin-clinal) e a segunda mais estável é ou cis (sin-periplanar) ou gauche (anti-clinal). Na série das &#945-metiltio-&#945-dietoxifosforilacetofenonas-orto-substituídas não foi possível efetuar o estudo conformacional devido a enolização presente nestes compostos. Nas &#945-metilsulfinil-&#945-dietoxifosforilacetofenonas-meta-substituídas verificou-se através das espectroscopias no infravermelho e ressonância magnética nuclear, a presença de um equilíbrio diastereomérico. / This thesis reports the study of the reactivity of the competitive Michaelis- Arbuzov and Perkow reactions of some orto- and meta- substituted &#945-haloacetophenones (I) [o- and m-Y-&#934-C(O)CH2-Hal] (Hal = CI, Br e I; Y = OMe, Me, H, F, CI, Br and NO2) with triethyl phosphite, by gas chromatography, and the conformational analysis of some orto- and meta-substituted &#945-heteroacetophenones (II) [o- and m-Y-&#934-C(O)CH[X]-P(O)(OEt)2] (X = H, SMe, S(O)Me and SO2Me; Y = OMe, Me, H, F, Cl, Br and NO2), by means of infrared spectroscopy and ab initio HF/6-31 G** computations. For reactions involving meta-substituted &#945-bromoacetophenones and triethylphosphite it was found a good correlation between the ketophosphonate / enolphosphate ratio (K/E) and the &#963m constant. The (K/E) ratios obtained from the reaction of the orto- substituted &#945-chloro- and &#945-iodo-acetophenones and triethylphosphite did not show a clear trend with any substituent constant. However, a good correlation between the (K/E) ratio and the &#963I constant was obtained in the case of the reaction involving the orto-substituted &#945-bromoacetophenones and triethylphosphite. The vco infrared analysis in general compares well with the ab initio calculations which showed the occurrence of one or two stable conformations for compounds of series (II), being the gauche (syn-clinal) the most stable and the cis (syn-periplanar) or the gauche (anti-clinal) the second one. The vco IR analysis of the orto-substituted &#945-methylthio-&#945-diethoxyphosphorylacetophenone series was precluded due to its strong enolization. As for the meta-substituted &#945-methylsulfinyl-&#945-diethoxyphosphoryl-acetophenones the IR and NMR spectroscopies along with the ab initio computations showed the ocurrence of a diastereomeric equilibrium both in gas and in solution.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAROLYNE BRUSTOLIN BRAGA.pdf: 3440444 bytes, checksum: b267696c3988d456840fac4ec2aeded0 (MD5) Previous issue date: 2012-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study was approached the conformational study of dopamine, L-dopa and L-dopaquinone, in their neutral and protonated forms, by theoretical calculations and NMR and IR spectroscopies. The interest in evaluate the conformational equilibrium of these compounds was obtained by the fact that there are no reports in the literature about them at this level of theory, considering that are compounds with high biological importance. The theoretical calculations were performed at HF/6-311++G(d,p) level of theory, available in the programs package GAUSSIAN 03. These calculations determined the energies and geometries of most stable conformers in the isolated phase and in aqueous solution. For some compounds, the analysis of hyperconjugatives effects by NBO calculations also showed that some orbital interactions stabilize the system. For protonated dopamine, by 1H NMR, it was not possible to associate the solvent or temperature effects with possible changes in populations of conformers. In the case of two forms of L-dopa, the behavior of the couplings constants 3JHH in different solvents and temperatures could not tell us if there was variation in the populations with change of polarity of the medium. However, their values allowed affirm that the predominant form at equilibrium in solution is the trans, in agreement with theoretical data obtained. The carbonyl stretching bands, in IR spectrum, in fundamental region, could not determine the variations in the populational equilibrium, but a significant asymmetry and width of these bands showed that the equilibrium is composed of multiple conformations, such as this case. Finally, electrostatic potential maps were used to demonstrate in the most stable conformers which regions of higher and lower electron density. Keywords: Conformational analysis. Theoretical calculations. NMR Spectroscopy. / Abordamos neste trabalho um estudo conformacional da dopamina, L-dopa e L-dopaquinona, nas suas formas neutras e protonadas, por meio de cálculos teóricos e das espectroscopias de RMN e IV. O que despertou o interesse em avaliar o equilíbrio conformacional desses compostos foi o fato de não existirem relatos na literatura sobre os mesmos com este tipo de nível de teoria, visto que são compostos com grande importância biológica. Os cálculos teóricos foram efetuados com o nível de teoria HF/6-311++G(d,p), disponíveis no pacote de programas GAUSSIAN 03. Por meio deles, determinaram-se as energias e geometrias dos confôrmeros mais estáveis na fase isolada e em solução aquosa. Para alguns compostos, a análise dos efeitos hiperconjugativos por meio dos cálculos de NBO também indicou que algumas interações de orbitais presentes estabilizam o sistema. Para a dopamina protonada, através da RMN de 1H, não foi possível relacionar o efeito do solvente nem da temperatura com possíveis mudanças nas populações dos confôrmeros. No caso das duas formas da L-dopa, o comportamento dos acoplamentos 3JHH em diferentes solventes e diferentes temperaturas não pôde nos dizer que houve variação de população com a mudança de polaridade do meio. Entretanto, seus valores permitiram afirmar que em solução a forma predominante no equilíbrio é a trans, corroborando com os dados teóricos obtidos. Com espectros no Infravermelho na região do fundamental do estiramento da carbonila, para a L-dopa, novamente não pudemos verificar a variação de população no equilíbrio, mas a significativa assimetria e largura destas bandas permitiu verificar que o equilíbrio está composto por vários confôrmeros, como é o caso. Finalmente, fez-se o uso de mapas de potencial eletrostático para demonstrar nos confôrmeros mais estáveis quais as regiões de maior e menor densidade eletrônica.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taissa Adriana Costin.pdf: 4929780 bytes, checksum: 1674ff97dbc8df45d3aedf8e6744fdde (MD5) Previous issue date: 2013-03-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the great importance of the aspartic acid, since it is found in the Dimethyl N-acetylaspartate in high concentrations in the urine of patients with different neurological problems, an example is Canavan disease, which has been associated with elevated concentrations of N-acetylaspartate in cerebrospinal fluid, it inspired the interest of studying conformational equilibrium of compounds with structures similar to Dimethyl N-Acetylaspartate. The focus of this study was to research the compound structural Dimethyl N-acetylaspartate (NAA) and their derivatives Dimethyl N-Methylaspartate (NMA) and Dimethyl N, N- Dimethylaspartate (NDA). The principle was to establish the most stable geometries and populations of conformers involved in the equilibrium phase and isolated in solution. To perform DFT calculations, we used the Gaussian 03 software package. The potential energy surfaces (SEPs) were obtained with B3LYP/6-311G level of theory and the points of lowest energy, made possible as more stable geometries which were optimized with the level of theory B3LYP/cc-PVTZ. For the structure of the NAA, we found seven more stable geometries. The majority conformer of NAA showed a population of 31,9% on balance. For the structure of the NMA met ten most stable geometries. The majority conformer population showed a 35,4% on the balance. As for the structure of the NDA, it also met seven most stable geometries. The majority conformer population showed a 46,5% on the balance. Besides the equilibrium phase alone was evaluated with these structures and solvation calculations it was observed that populations of conformers were changed, but the same major conformer being isolated majority remained in solution. In order to compare the theoretical data with experimental data, these compounds were synthesized therefore performed NMR spectroscopic analysis which analyzed the coupling constants 2J and 3J and IV, held the deconvolution of the carbonyl band. / Devido à grande importância do ácido aspártico, já que o mesmo é encontrado na forma de N-Acetilaspartato em concentrações elevadas na urina de pacientes com diferentes problemas neurológicos, um exemplo é a doença de Canavan, a qual vem sendo associada a concentrações elevadas de N- Acetilaspartato no fluido cerebroespinal despertou-se o interesse em estudar o equilíbrio conformacional de compostos com estruturas semelhantes ao mesmo. O foco deste estudo foi realizar uma investigação estrutural do composto N-Acetilaspartato de dimetila (NAA) e dos seus derivados, N-Metilaspartato de dimetila (NMA) e N,N-Dimetilaspartato de dimetila (NDA), determinando as geometrias mais estáveis e as populações dos confôrmeros envolvidos no equilíbrio na fase isolada e em solução. Para a realização dos cálculos DFT, utilizou-se o pacote de programas Gaussian 03. As superfícies de energia potencial (SEPs) foram obtidas com nível de teoria HF/6-311G e os pontos de menor energia, assumidos como possíveis geometrias mais estáveis, as quais foram otimizadas com o nível de teoria B3LYP/cc-PVTZ. Para a estrutura do NAA, encontrou-se sete geometrias mais estáveis. O confôrmero majoritário do NAA apresentou uma população relativa de 31,9% do equilíbrio. Para a estrutura do NMA, encontrou-se dez geometrias. O confôrmero majoritário apresentou uma população relativa a 35,4% do equilíbrio. No caso da estrutura do NDA, obteve-se também sete geometrias. O confôrmero majoritário apresentou uma população relativa a 46,5% do equilíbrio. Além do equilíbrio em fase isolada, avaliou-se estas estruturas com cálculos de solvatação e observou-se que as populações dos confôrmeros foram alteradas, porém os mesmos confôrmeros majoritário em fase isolada, continuaram majoritários em solução. A fim de confrontar os dados teóricos com dados obtidos experimentalmente, estes compostos foram sintetizados e, portanto realizadas análises espectroscópicas de RMN a qual analisou-se as constantes de acoplamento 2J e 3J e no IV, realizou-se a deconvolução da banda da carbonila.

En aquesta Tesi: 1) S’ha estudiat la reacció de metàtesi creuada (CM) de diferents derivats metilenciclopentànics utilitzant el catalitzador d’Hoveyda-Grubbs de segona generació, observant la formació dels alquens tetrasubstituïts corresponents amb bons rendiments. En el cas d’un derivat bis(metilenciclopentànic) s’ha observat la formació de productes de doble i triple CM amb elevada estereoselectivitat anti, fet que en el cas del producte de doble CM s’ha establert per difracció de raigs X. 2) S’ha preparat un nou ciclopentadiè 1,1-disubstituit funcionalitzat, i s’han estudiat les reaccions de Diels-Alder amb diferents dienòfils [anhídrid maleic, cis-1,2-bis(fenilsulfonil)etilè i triflat de fenil(2-iodoetinil)iodoni]. L’adducte amb l’últim dienòfil s’ha transformat en un derivat 2,3-diiodat 7,7-disubstituït del norbornadiè. 3) S’ha estudiat la reacció del triflat de (2-iodoetinil)feniliodoni amb 1,3-difenilisobenzofuran que depenen de les condicions dóna l’adducte Diels-Alder corresponent o un triflat naftalènic format per reducció de l’adducte inicial per part del 1,3.difenilisobenzofuran emprat en excés. 4) S’ha desenvolupat una seqüència sintètica per a l’obtenció de derivats del 2,8-etanonoradamantà molt funcionalitzats, que té com a etapa clau una reacció Diels-Alder intramolecular. Durant la reducció d’una enona a alcohol al•lílic amb NaBH4 / CeCl3•7H2O (mètode de Luche), es va haver de protegir una funció maleimida transformant-la en una barreja diastereomèrica d’adductes amb furà, regenerant la maleimida després de la reducció de l’enona, per escalfament en el sí de toluè a reflux durant 4 dies (reacció retro-Diels-Alder). També s’ha posat a punt un procediment alternatiu per preparar un intermediari clau en la seqüència sintètica anterior, 5-{[(t-butildimetilsilil)oxi]metil}-2-metil-5,6-dihidrociclopenta[c]pirrol-1,3(2H,4H)-diona, a partir de la N-metilmaleimida amb un rendiment cinc vegades superior al desenvolupat inicialment. 5) L’estructura dels diferents compostos obtinguts en aquesta Tesi s’ha establert per mètodes espectroscòpics [1H-RMN, 13C-RMN, correlacions 1H/1H (COSY, NOESY), correlacions 1H/13C (gHSQC, gHMBC), MS, IR] i en diversos casos, també per difracció de raigs X. / "Synthesis and reactivity of polycyclic compounds: Applications of the olefin metathesis reaction to their synthesis" In this PhD Thesis: 1) The cross metathesis (CM) reaction of different methylenecyclopentane derivatives using Hoveyda-Grubbs second generation catalyst has been studied. In these reactions, tetrasubstituted alkenes have been formed in good yields. In the case of a bis(methylenecyclopentane) derivative, the formation of products from double and triple CM has been observed. In general, high anti-stereoselectivity has been observed. The assignment of the stereochemistry of the single CM products has been performed through the analysis of the NMR data for the epoxide derivatives and in the case of the double CM product by X-ray diffraction analysis. 2) A new 1,1-disubstituted cyclopentadiene has been prepared. Its reactions with different dienophiles [maleic anhydride, cis-1,2-bis(phenylsulfonyl)ethylene and phenyl(2-iodoethynyl)iodonium triflate] has been studied. The adduct with the last dienophile has been transformed into a 2,3-diiodo-7,7-disubstituted norbornadiene. 3) The reaction of phenyl(2-iodoethynyl)iodonium triflate with 1,3-diphenylisobenzofuran has been studied. Depending on the reaction conditions, the corresponding Diels-Alder adduct or a naphthalenic triflate, formed by reduction of the initial adduct with 1,3-diphenylisobenzofuran used in excess, has been observed. 4) A synthetic sequence for the preparation of highly functionalized 2,8-ethanonoradamantane derivatives has been developed. The key step consists of an intramolecular Diels-Alder reaction. On reduction of an enone function to an allylic alcohol using NaBH4 / CeCl3•7H2O (Luche procedure), a maleimide function should be protected by transformation into a stereoisomeric mixture of Diels-Alder adducts with furan. The maleimide function was recovered, after reduction of the enone, through a thermal retro-Diels-Alder reaction. Also, an alternative procedure to prepare a key intermediate of the above synthetic sequence, 5-{[(t-butyldimethylsilyl)oxy]methyl}-2-methyl-5,6-dihydrocyclopenta[c]pyrrole-1,3(2H,4H)-dione, from N-methylmaleimide with a yield five times higher, have been developed. 5) The structure of the different compounds prepared in this PhD Thesis has been established by spectroscopic methods [1H NMR, 13C NMR, 1H/1H correlations (COSY, NOESY), 1H/13C correlations (gHSQC, gHMBC), MS, IR] and, in several cases, also by X-ray diffraction analysis.

Currently, opioids are extensively used in clinical practices in order to treat pain in patients. However, prolonged administration of opioids are not feasible due to the development of side effects especially tolerance, constipation, addiction and dependence. Our drug design is mainly aimed to reduce opioid induce side effects such as development of tolerance. The first strategy examined involves design and synthesis of peptide based single molecules that have a mu agonist and delta agonist pharmacophore in combination with a COX2 inhibitory pharmacophore. A new molecule, 3-17 having good delta agonist activity, partial COX2 inhibitory activity and weak mu agonist activity was produced. Moreover, Investigation of the bioactivities of the synthesized ligands including 3-17 in terms of their ligand receptor interactions were probed using NMR conformational analysis along with docking analysis to the respective homology modeled mu and delta opioid receptors as well as the COX2 enzyme. As a further continuation of this work, instead of peptide based mu agonist and delta agonist type pharmacophore, the highly mu selective fentanyl pharmacophore was used in combination with a pyrazole based and a pyrazolone based COX pharmacophore. Based on the SAR study and docking analysis of synthesized ligands to the homology modeled mu opioid receptor, an ideal tolerant position without significant loss of mu opioid agonist activity for fentanyl were found. The second strategy involves design and synthesis of a peptide based single molecule that has a mu agonist and a delta antagonist pharmacophore in combination with a NK1 antagonist pharmacophore. A novel molecule (4-2) containing delta antagonist activity, weak mu agonist activity and NK1 antagonist activity was identified. Its homology modeled mu opioid receptor bound conformation was compared with that of reference ligands. Docking analysis of modified 4-2 to the homology modeled mu opioid receptor revealed that it can be further modified to obtain better mu agonist activity. 4-2 showed antinociception for 45 min period of time after injection in tail flick assay. In addition to studies that were directed to avoid tolerance development due to opioid administration, peptide based potential analgesics such as biphalin was modified by introducing more peptidomimetic character in order to enhance its blood brain barrier permeability and proteolytic stability. The novel molecule (6-7) was produced in this study and its antinociception lasted for 30 min period of time after injection in the tail flick assay.

Several studies have long been carried out for inorganic compounds involving a net of SiO chemical bonds. This is due to fact of these chemical bonds be present in high number of many inorganic materials. The formation process of these compounds involving SiO bonds is well-known as sol-gel technology, which give rises to the molecular systems containg the silanol functional group as one of most important intermediate species of the process. Due to major industrial importance of process, a systematic theoretical studied based on DFT/B3LYP/6-311+G(d,p) methodology was performed to evaluate the conformational and vibrational variation of tetraethoxysilane (TEOS) and its complete and incomplete hydrolysis products. First of all, a conformational analysis was done considering several conformers of silicic acid, Si(OH)4, which was obtained using the following point group symmetry: D2d, S4, C2v e Cs. These structures were investigated by using different rotations for the formation of the potential energy curves, where the most stable geometry was later optimized. These results indicate the S4 conformer as the global minimum structure for complete hydrolysis product,Si(OH)4. At a later time, frequency calculations were performed to investigated the harmonic vibrational spectra of the most stable conformers within the D2d, S4, C2v e Cs symmetry point groups. The obtained results pointed out that the perfil of vibration spectra, between 700-1000 cm-1, shows different characteristics along the decrease of the point group symmetry, which is indicated by the formation of the two active frequency models in C2v and Cs structures. In a second part of this study, a conformational study was carried out to obtain the geometries of the incomplete hydrolysis products of TEOS, Si(OC2H5)4-n(OH)n, withn=1-3. Geometry optimization and vibrational calculations were performed for these structures. The main results are compared with the silicic acid and indicate a hypsocromic shift of vibrational mode Þas SiO as the etoxi group (.OC2H5) is substituted by smaller hydroxil groups (.OH). / Uma ampla serie de trabalhos contendo redes de ligacoes SiO tem sido desenvolvidos nos ultimos anos, pelo fato destas ligacoes estarem presentes em diversos materiais inorganicos. O processo de formacao destas redes SiO e conhecido como tecnologia sol-gel, o qual apresenta moleculas contendo o grupo funcional silanol como uma das mais importantes especies intermediarias formadas.Devido a importancia industrial desse processo, neste trabalho foi abordado um estudo teorico e computacional sistematico sobre a variacao conformacional e vibracional do tetraetoxisilano(TEOS) e seus produtos de hidrolise completa e incompleta, para isso o metodo teorico DFT/B3LYP/6-311+G(d,p) foi usado.Em um primeiro momento, neste estudo, os diversos conformeros do acido silicico, Si(OH)4, foram obtidos considerando os grupos de simetria D2d, S4, C2v e Cs. Essas estruturas foram investigadas utilizando diferentes criterios de rotacao para a geracao das curvas de energia potencial, que posteriormente, tiveram suas geometrias otimizadas. Os resultados obtidos na analise das curvas de energia potencial bem como os calculos de otimizacao de geometria permitiram-nos identificar a estrutura de grupo pontual S4 como sendo o conformero mais estavel em energia para o produto de hidrolise completa do Si(OH)4. Posteriormente, um estudo vibracional foi realizado para os conformeros mais estaveis de cada grupo de simetria D2d, S4, C2v e Cs. Os resultados obtidos mostraram que a aparencia dos espectros de infravermelho, no intervalo entre 700-1000 cm-1, apresentou caracteristicas diferentes no sentido do decrescimo de simetria dos grupos pontuais, provocados pelo desdobramento de alguns modos ativos no infravermelho nos grupos pontuais C2v e Cs. Em um segundo momento,um estudo conformacional foi realizado para se obter as geometrias dos produtos de hidrolise incompleta do TEOS,Si(OC2H5)4-n(OH)n, com n=1-3.Essas geometrias foram otimizadas e, em seguidauma analise espectroscopica foi elaborada para os sistemas molecularesmais estaveis.Os resultados obtidos sao comparados com o acido silicio e mostraram um deslocamento batocromico da frequencia do modo vibracional Þas SiOa medida que grupos etoxi (.OC2H5) vao sendo substituidos por grupos menos volumosos, o hidroxil (.OH).

Capes / Este trabalho teve por objetivos a síntese dos isômeros cis e trans do acetal 2-fenil-5-hidróxi-1,3-dioxano (FHD), e o estudo dos equilíbrios conformacionais por cálculos teóricos. A metodologia experimental consistiu na produção dos acetais através da reação de acetalisação do glicerol com benzaldeído em meio ácido. A separação dos isômeros do FHD promoveu-se por cromatografia de camada fina e em coluna. No estudo teórico as conformações iniciais tiveram suas geometrias otimizadas e comparadas as posições otimizadas com as estruturas semelhantes do 4-fenilcicloexanol (FCO). As superfícies de energias potenciais (PES) foram construídas pelos giros de 10 em 10º dos diedros C7-C8-C2-O1 referente ao anel aromático e ao diedro C4-C5-O13-H25 da hidroxila. A influência de diferentes substituintes nos equilíbrios conformacionais foi determinada através da inserção dos seguintes grupos na posição meta do anel aromático: NO2, CHO, CF3, Cl, F, CH3, OCH3, OH, NH2 e N(CH3)2. Também foram realizados os estudos de NBO e a determinação das cargas atômicas pelos métodos Mulliken, NBO e APT. Nos cálculos teóricos foi utilizado o método B3LYP na função de base 6-311G++(d,p). Os resultados experimentais indicaram que com o eluente hexano/acetona na proporção 1:1 foi possível isolar os isômeros cis e trans do FHD. Quanto ao estudo teórico, a otimização das conformações mostrou a presença das ligações de hidrogênio intramoleculares (LHI) O-H...O entre o hidrogênio da hidroxila e os oxigênios do dioxano, e a existência das inéditas LHI C-H...O entre os hidrogênios orto do anel aromático e os oxigênios do dioxano. A otimização das geometrias e as PES indicaram uma maior estabilização da conformação eqeq em relação ao axax do isômero trans de 1,04 kcal.mol-1, devido a maior força das LHI C-H...O com o fenil na equatorial. No isômero cis a conformação eqax apresentou ser mais estável do que a axeq em 4,29 kcal.mol-1 motivada pela maior força das LHI C-H...O e O-H...O. A influência dos substituintes no isômero trans foi muito significativa a ponto de atingir-se uma redução na proporção da conformação diaxial de 15% para 1% com o substituinte NO2 e um aumento para 44% com o grupo N(CH3)2. Por fim as análises de NBO e a determinação das cargas atômicas mostraram a baixa densidade eletrônica dos hidrogênios orto que favorecem a formação das LHI C-H...O / This work aimed to the synthesis cis and trans isomers of the 2-phenyl-5-hydroxy-1,3-dioxane (PHD) acetal and the study of conformational equilibria by theoretical calculations. Acetals were prepared by acetalization reaction of glycerol with benzaldehyde under acidic conditions. The isomers separations were promoted by thin layer and column chromatography. In the theoretical study the initial conformations were optimized and theirs geometries were compared with the optimized structures of similar 4-phenylcyclohexanol (PCO). The potential energy surfaces (PES) were made by turn dihedral angle C7-C8-C2-O1 and C4-C5-O13-H25 by 10 in 10 degrees to 360o. The influence of substituent on conformational equilibrium were determined by inserting the groups NO2, CHO, CF3, Cl, F, CH3, OCH3, OH, NH2 and N(CH3)2 at the meta position of the aromatic ring. Studies were also performed with NBO and by atomic charges determination using Mulliken, NBO, and APT methods. Theoretical calculations were made using B3LYP method and 6-311++G(d, p) basis function. Experimental results indicated that was possible isolate the cis and trans isomers of PHD with hexane/acetone 1:1. As for the theoretical study, the optimization of the conformations showed the presence of intramolecular hydrogen bonds (IHB) OH...O between the hydroxyl hydrogen and oxygen of dioxane. It was observed the existence of unpublished IHB CH...O between the ortho hydrogen of aromatic ring and dioxane oxygen. The optimization of geometries and PES indicated a more stable conformation eqeq than axax in relation to the trans isomer of 1.04 kcal.mol-1. This is due the greater strength of IHB CH...O with the phenyl group in equatorial position. In the cis isomer the conformation eqax it was more stable than axeq by 4.29 kcal.mol-1 because of greater strength of IHB CH...O and OH...O. The influence of the substituent in the trans isomer werevery significant to reduces diaxial conformer of 15% to 1% with the NO2 group and increases to 44% with N(CH3)2 group. Finally the NBO analysis and the determination of atomic charges showed low electron density of the ortho hydrogen indicating IHB CH...O.

Capes / Este trabalho teve por objetivos a síntese dos isômeros cis e trans do acetal 2-fenil-5-hidróxi-1,3-dioxano (FHD), e o estudo dos equilíbrios conformacionais por cálculos teóricos. A metodologia experimental consistiu na produção dos acetais através da reação de acetalisação do glicerol com benzaldeído em meio ácido. A separação dos isômeros do FHD promoveu-se por cromatografia de camada fina e em coluna. No estudo teórico as conformações iniciais tiveram suas geometrias otimizadas e comparadas as posições otimizadas com as estruturas semelhantes do 4-fenilcicloexanol (FCO). As superfícies de energias potenciais (PES) foram construídas pelos giros de 10 em 10º dos diedros C7-C8-C2-O1 referente ao anel aromático e ao diedro C4-C5-O13-H25 da hidroxila. A influência de diferentes substituintes nos equilíbrios conformacionais foi determinada através da inserção dos seguintes grupos na posição meta do anel aromático: NO2, CHO, CF3, Cl, F, CH3, OCH3, OH, NH2 e N(CH3)2. Também foram realizados os estudos de NBO e a determinação das cargas atômicas pelos métodos Mulliken, NBO e APT. Nos cálculos teóricos foi utilizado o método B3LYP na função de base 6-311G++(d,p). Os resultados experimentais indicaram que com o eluente hexano/acetona na proporção 1:1 foi possível isolar os isômeros cis e trans do FHD. Quanto ao estudo teórico, a otimização das conformações mostrou a presença das ligações de hidrogênio intramoleculares (LHI) O-H...O entre o hidrogênio da hidroxila e os oxigênios do dioxano, e a existência das inéditas LHI C-H...O entre os hidrogênios orto do anel aromático e os oxigênios do dioxano. A otimização das geometrias e as PES indicaram uma maior estabilização da conformação eqeq em relação ao axax do isômero trans de 1,04 kcal.mol-1, devido a maior força das LHI C-H...O com o fenil na equatorial. No isômero cis a conformação eqax apresentou ser mais estável do que a axeq em 4,29 kcal.mol-1 motivada pela maior força das LHI C-H...O e O-H...O. A influência dos substituintes no isômero trans foi muito significativa a ponto de atingir-se uma redução na proporção da conformação diaxial de 15% para 1% com o substituinte NO2 e um aumento para 44% com o grupo N(CH3)2. Por fim as análises de NBO e a determinação das cargas atômicas mostraram a baixa densidade eletrônica dos hidrogênios orto que favorecem a formação das LHI C-H...O / This work aimed to the synthesis cis and trans isomers of the 2-phenyl-5-hydroxy-1,3-dioxane (PHD) acetal and the study of conformational equilibria by theoretical calculations. Acetals were prepared by acetalization reaction of glycerol with benzaldehyde under acidic conditions. The isomers separations were promoted by thin layer and column chromatography. In the theoretical study the initial conformations were optimized and theirs geometries were compared with the optimized structures of similar 4-phenylcyclohexanol (PCO). The potential energy surfaces (PES) were made by turn dihedral angle C7-C8-C2-O1 and C4-C5-O13-H25 by 10 in 10 degrees to 360o. The influence of substituent on conformational equilibrium were determined by inserting the groups NO2, CHO, CF3, Cl, F, CH3, OCH3, OH, NH2 and N(CH3)2 at the meta position of the aromatic ring. Studies were also performed with NBO and by atomic charges determination using Mulliken, NBO, and APT methods. Theoretical calculations were made using B3LYP method and 6-311++G(d, p) basis function. Experimental results indicated that was possible isolate the cis and trans isomers of PHD with hexane/acetone 1:1. As for the theoretical study, the optimization of the conformations showed the presence of intramolecular hydrogen bonds (IHB) OH...O between the hydroxyl hydrogen and oxygen of dioxane. It was observed the existence of unpublished IHB CH...O between the ortho hydrogen of aromatic ring and dioxane oxygen. The optimization of geometries and PES indicated a more stable conformation eqeq than axax in relation to the trans isomer of 1.04 kcal.mol-1. This is due the greater strength of IHB CH...O with the phenyl group in equatorial position. In the cis isomer the conformation eqax it was more stable than axeq by 4.29 kcal.mol-1 because of greater strength of IHB CH...O and OH...O. The influence of the substituent in the trans isomer werevery significant to reduces diaxial conformer of 15% to 1% with the NO2 group and increases to 44% with N(CH3)2 group. Finally the NBO analysis and the determination of atomic charges showed low electron density of the ortho hydrogen indicating IHB CH...O.