Esta tesis doctoral describe la síntesis y aplicación como catalizadores de varios sistemas basados en el zwitterion 1,3-bis(carboximetil)imidazol. En el Capítulo 1 se describe la síntesis del compuesto 1,3-bis( carboximetil)imidazol, así como de tres sales de imidazolio derivadas (cloruro, bromuro y yoduro) y cinco estructuras metal-orgánicas conteniendo este compuesto como ligando (cobre, calcio/cloro, calcio/bromo, bario/cloro y bario/bromo). En todas las metodologías seguidas se utilizan materiales de partida fácilmente disponibles, tienen una preparación sencilla y son eficientes y reproducibles. En el Capítulo 2 se describe la síntesis de amidas a partir de ácidos carboxílicos y formamidas mediante acoplamiento oxidativo, usando la estructura metal-orgánica conteniendo cobre. Se ha obtenido una gran variedad de amidas combinando distintos ácidos y formamidas. Además, esta metodología se ha aplicado a la síntesis de dos compuestos interesantes en escala preparativa. En el Capítulo 3 se describe la síntesis de quinolinas mediante la reacción de Friedlander usando todas las estructuras metal-orgánicas preparadas. Estos sistemas son complementarios, esto es, la formación de las quinolinas a partir de cada sustrato depende del sistema utilizado, pero esto permite tener accesos a una gran variedad de quinolinas, partiendo de 2- aminobenzaldehídos o 2-aminoaril cetonas. En el Capítulo 4 se describe la síntesis de quinolinas mediante la reacción de Friedliinder utilizando solo el cloruro de 1,3-bis(carboximetil)imidazolio. A partir de diferentes 2-aminobenzaldehídos y 2-aminoaril cetonas, se ha preparado una gran cantidad de quinolinas diferentes. Dos de ellas se han podido preparar en escala preparativa. En el Capítulo 5 se describe la síntesis de N-alilanilinas, 2-alilanilinas y 4-alilanilinas mediante sustitución de alcoholes alílicos con anilinas. La regioselectividad de la reacción depende de los diferentes contraiones de la sal de 1,3-bis(carboximetil)imidazolio usada: cloruro, bromuro o yoduro. Se han preparado dos alilanilinas en escala de multigrano, demostrando la efectividad de los catalizadores. Todos los sistemas catalíticos preparados en esta tesis se han usado durante varios ciclos, y todos los procesos se han llevado a cabo sin añadir disolventes.

Este trabalho tem como objetivo a síntese e a determinação de propriedades micelares de líquidos iônicos tensoativos (LITs) catiônicos. Dentre as características importantes desses compostos destacamos: alta deslocalização da carga e caráter ácido no hidrogênio H2 do anel heterocíclico e a grande flexibilidade estrutural, estas são relevantes para as propriedades de soluções desses tensoativos, e, consequentemente, para suas aplicações. A influência da variação estrutural nas suas propriedades é importante para modular as propriedades micelares e, por consequência suas aplicações. A síntese de LITs foi realizada por aquecimento convencional e irradiação por micro-ondas, o último método foi o mais eficiente. Inicialmente, estudamos a influência do comprimento da cadeia carbônica (fator importante para a energia de formação de micelas), de cloretos de 1-alquil-3-metilimidazólio, tendo a cadeia n-alquílica 10 a 16 átomos de carbonos. Em seguida, comparamos as propriedades dos LITs acima mencionados com as de tensoativos convencionais, cloretos de 1-alquilpiridínio e cloretos 1-alcanoil-amidoetil benzildimetilamônio. Por fim, estudamos a influência do volume da cabeça-polar, utilizando cloretos de 1-alquil-3-hexadecilimidazólio, tendo a cadeia alquílica secundária 1 a 5 átomos de carbono. As propriedades micelares foram investigadas por tensão superficial, condutividade, calorimetria, espalhamento de luz e ressonância magnética nuclear. Os resultados mostraram que ligações de hidrogênio (devido ao H2 ácido do anel imidazólio) e as interações hidrofóbicas são relevantes para a formação de micelas e que o aumento do volume da cabeça-polar favorece a micelização e a formação de agregados pré-micelares / The objective of this work is the synthesis and determination of the micelar properties of cationic surface-active ionic liquids (SAILs). Among the important characteristics of these compounds are: high charge delocalization and acid character of hydrogen H2 of the heterocyclic ring and large structural flexibility, the latter is relevant to solution properties of these surfactants, hence to their applications. Synthesis of SAILs was carried out by conventional heating or by microwave irradiation, the later method was more efficient. Initially, we studied the influence of the chain length of the alkyl group (an important factor for the energy of micelle formation) of 1-alkyl-3-methylimidazolium chlorides, n-alkyl group having 10 to 16 carbon atoms. Then, we compared the properties of the above mentioned SAILs with conventional surfactants, 1-alkylpyridinium chlorides and 1-alkanoyl-amidoethyl benzyldimethylammonium chlorides. Finally, we studied the influence of the head-group volume, by studying 1-alkyl-3-hexadecylimidazolium chlorides, with secondary n-alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The micelar properties were investigated by surface tension, conductivity, calorimetry, light scattering and nuclear magnetic resonance. Our results have shown that hydrogen bonding (due to the acidic H2 of the imidazolium ring) and hydrophobic interactions are relevant to micelle formation; increasing the head-group volume favors micellization and the formation of pre-micellar aggregates

En la presente memoria se describe el estudio sobre la preparación de sistemas catalíticos litio/areno o dieno y paladio/derivado de imidazol para su uso en reacciones de formación de nuevos enlaces carbono-carbono. En el primer capítulo se estudia la reacción de litiación de un cloruro secundario [(2-cloropropil)benceno] empleando litio metálico y una cantidad subestequiométrica de un derivado de binaftaleno quiral como transportador de electrones [(R)-BINOL, (R)-BINAP, (R)-H8-BINAP, (S)-Tol-BINAP, (R)-2,2-bis(1-pinolidilo )-1, 1 '-binaftaleno y (S)-2,2 '-dimetil-1, 1 '-binaftaleno], y la posterior reacción del intermedio organolítico generado con distintas cetonas simétricas. El proceso de litiación empleando (S)-2,2' -dimetil-1,1 '-binaftaleno y en presencia del electrófilo (condiciones de reacción tipo Barbier) a temperatura ambiente dio lugar, tras hidrólisis, a los conespondientes alcoholes con enantioselectividades hasta del 50%. En el segundo capítulo se estudia la reacción de litiación en el carbono 2 de diferentes derivados de imidazol N-sustituidos con alquilos primarios (butilo, pentilo y dodecilo) o secundarios (ciclohexilo y 1-metilheptilo) a través de una metología basada en el uso combinado de litio e isopreno. La posterior adición nucleofílica de los correspondientes intermedios derivados de 2-litio-imidazol a diferentes compuestos carbonílicos como electrófilos (condiciones de reacción tipo Grignard), dio lugar a la formación de los correspondientes derivados de imidazol 1 ,2-disustituidos. En el tercer capítulo se lleva a cabo la preparación de diferentes derivados de imidazol hidroxi- y amino-funcionalizados a partir de 1-metil y 1-(dietoximetil)imidazol mediante el uso de una metodología de litiación mediada por isopreno, y posterior reacción con distintos compuestos carbonílicos e iminas como electrófilos. A continuación, estos derivados de imidazol se han empleado, en combinación con acetato de paladio(II), como sistema catalítico para la reacción de acoplamiento tipo Hiyama en ausencia de fluoruros y bajo inadiación con microondas. El estudio del sistema catalítico a través de la utilización de protocolos estadísticos de Diseño de Experimentos (DoE) mostró que el mejor ligando es 1-[(4-clorofenil)(1-metil-2-imidazolil)metil]anilina. El estudio reveló también una interacción entre la proporción Pd/ligando y la cantidad de TBAB. El uso de dicho sistema catalítico formado in situ con una proporción Pd/ligando 1:2, en ausencia de disolvente, empleando NaOH como base y utilizando un 20% molar de TBAB como aditivo representa un procedimiento robusto capaz de operar para una variedad de (trialcoxi)arilsilanos, tanto con bromuros como con cloruros de arilo (en relación equimolecular) para la síntesis de derivados de biarilo. En el cuarto capítulo se estudia en primer lugar el uso de 1,3-bis(carboximetil)imidazol (preparado mediante reacción entre glicina, glioxal y formaldehído) en combinación con acetato de paladio(II) como sistema catalítico para el acoplamiento tipo Hiyama en ausencia de disolvente, empleando NaOH como base y bajo inadiación con microondas. El estudio a través de la utilización de protocolos estadísticos de Diseño de Experimentos (DoE) reveló que dicho derivado de imidazol funcionalizado con grupos carboxilo resulta menos efectivo que otras sales de imidazolio hidroxi-funcionalizadas. A continuación se estudia el empleo de1 ,3-bis(carboximetil)imidazol como ligando de paladio en la reacción Suzuki-Miyaura. El estudio a través de la utilización de protocolos estadísticos de Diseño de Experimentos (DoE) del sistema catalítico formado in situ a partir de dicho precursor de carbeno N-heterocíclico funcionalizado (0.2% molar) y acetato de paladio(II) (0.1% molar) reveló que se trata de un sistema muy activo en disolventes próticos, especialmente en metanol. La información obtenida de dicho estudio estadístico reveló también una interacción entre tres de los parámetros considerados: disolvente, uso de aditivo y proporción Pd/ligando. El empleo de dicho sistema catalítico posibilitó la síntesis de derivados de biarilo y de estilbeno partiendo de una variedad de bromuros de arilo y de organoboranos derivados de arilo y vinilo, como ácidos borónicos y trifluoroboratos de potasio, en 15 min y bajo calentamiento convencional.

Este trabalho tem como objetivo a síntese e a determinação de propriedades micelares de líquidos iônicos tensoativos (LITs) catiônicos. Dentre as características importantes desses compostos destacamos: alta deslocalização da carga e caráter ácido no hidrogênio H2 do anel heterocíclico e a grande flexibilidade estrutural, estas são relevantes para as propriedades de soluções desses tensoativos, e, consequentemente, para suas aplicações. A influência da variação estrutural nas suas propriedades é importante para modular as propriedades micelares e, por consequência suas aplicações. A síntese de LITs foi realizada por aquecimento convencional e irradiação por micro-ondas, o último método foi o mais eficiente. Inicialmente, estudamos a influência do comprimento da cadeia carbônica (fator importante para a energia de formação de micelas), de cloretos de 1-alquil-3-metilimidazólio, tendo a cadeia n-alquílica 10 a 16 átomos de carbonos. Em seguida, comparamos as propriedades dos LITs acima mencionados com as de tensoativos convencionais, cloretos de 1-alquilpiridínio e cloretos 1-alcanoil-amidoetil benzildimetilamônio. Por fim, estudamos a influência do volume da cabeça-polar, utilizando cloretos de 1-alquil-3-hexadecilimidazólio, tendo a cadeia alquílica secundária 1 a 5 átomos de carbono. As propriedades micelares foram investigadas por tensão superficial, condutividade, calorimetria, espalhamento de luz e ressonância magnética nuclear. Os resultados mostraram que ligações de hidrogênio (devido ao H2 ácido do anel imidazólio) e as interações hidrofóbicas são relevantes para a formação de micelas e que o aumento do volume da cabeça-polar favorece a micelização e a formação de agregados pré-micelares / The objective of this work is the synthesis and determination of the micelar properties of cationic surface-active ionic liquids (SAILs). Among the important characteristics of these compounds are: high charge delocalization and acid character of hydrogen H2 of the heterocyclic ring and large structural flexibility, the latter is relevant to solution properties of these surfactants, hence to their applications. Synthesis of SAILs was carried out by conventional heating or by microwave irradiation, the later method was more efficient. Initially, we studied the influence of the chain length of the alkyl group (an important factor for the energy of micelle formation) of 1-alkyl-3-methylimidazolium chlorides, n-alkyl group having 10 to 16 carbon atoms. Then, we compared the properties of the above mentioned SAILs with conventional surfactants, 1-alkylpyridinium chlorides and 1-alkanoyl-amidoethyl benzyldimethylammonium chlorides. Finally, we studied the influence of the head-group volume, by studying 1-alkyl-3-hexadecylimidazolium chlorides, with secondary n-alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The micelar properties were investigated by surface tension, conductivity, calorimetry, light scattering and nuclear magnetic resonance. Our results have shown that hydrogen bonding (due to the acidic H2 of the imidazolium ring) and hydrophobic interactions are relevant to micelle formation; increasing the head-group volume favors micellization and the formation of pre-micellar aggregates