An attempt is made in the work described in this paper to extend the series started by Hall and Platas by means of a Knoevenagel condensation between 3-hydroxy-1,4-naphtho-quinone-2-(4-methylpyridinium) anhydride and various aromatic aldehydes giving rise to a series of unsaturated substituents on the four position of the pyridine ring.

Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia sintética verde para as reações de condensação de Knoevenagel entre aldeídos aromáticos e o cianoacetato de metila 2\'. As reações foram assistidas pelo método de aquecimento via irradiação micro-ondas, realizadas em 30 minutos, em uma temperatura de 65-85 ºC e 55 W de potência. Foram realizadas as sínteses de doze compostos 2a-l utilizando água ou etanol como solvente e forneceram bons rendimentos na faixa de 70-90%. A metodologia desenvolvida para a síntese destes compostos envolveu uma simples estratégia de purificação, a qual utilizou-se de lavagens com hexano a quente para obter os produtos isolados. Todos os compostos foram caracterizados via RMN (1H e 13C), IV e CG-EM. Sequencialmente, com intuito de dar aplicabilidade aos adutos de Knoevenagel previamente sintetizados, foi realizada uma série sintética de 4H-cromenos, uma classe estrutural de moléculas que possuem um potencial bioativo. A metodologia utilizada foi adaptada da utilizada na síntese dos adutos de Knoevenagel 2a-l e uma série sintética foi realizada via reações one-pot tricomponente, resultando na síntese de dez 4H-cromenos 3a-j, dos quais 5 foram inéditos na literatura. As reações foram realizadas em 90 minutos, a 85 ºC, 55 W de potência, utilizando água como solvente e forneceram rendimentos na faixa de 40-60%. Todos os 4H-cromenos foram isolados por cromatografia em coluna e caracterizados via RMN (1H e 13C), IV e EM. Também foram realizadas neste estudo reações de condensação de Knoevenagel utilizando cetonas aromáticas e a malononitrila 5\'. Duas metodologias foram empregadas, sendo que a primeira utilizou uma base forte (NaOH) por meio de uma reação em cascata e a segunda metodologia utilizou uma base de força moderada (trietilamina) por meio de uma reação one-pot. A metodologia que utilizou NaOH teve como objetivo obter o ânion da malononitrila 5\' de uma maneira efetiva previamente a adição da cetona no frasco reacional com intuito de favorecer o progresso da reação. Foram sintetizados sete adutos de Knoevenagel 5a-c e 5e-i, em 24 h de reação, a 50 ºC em chapa de aquecimento e agitação convencional e utilizando tetraidrofurano como solvente. Foram obtidos valores de conversão (CG-EM) na faixa de 0-38%, com exceção do aduto 5e (c = 90%). Já a metodologia que utilizou trietilamina foi realizada via reação one-pot, ou seja, todos os reagentes foram adicionados ao frasco reacional simultaneamente. Foi verificado que as reações se comportaram mais efetivamente na ausência de solventes e assim, foram sintetizados 6 adutos de Knoevenagel 5 a-b, 5d-f e 5i em 1 h de reação, a 85 ºC, 10 W de potência. As reações forneceram valores de conversão na faixa de 42-58%, porém, foram encontradas dificuldades nos processos de purificação destes compostos e apenas os adutos 5b, 5f e 5i foram isolados com respectivamente 3%, 5% e 6% de rendimento. Todos os adutos 5a-i foram caracterizados via CG-EM e os isolados, 5b, 5f e 5i, foram caracterizados também via RMN (1H e 13C) e IV. Por fim, foram selecionados quatro adutos de Knoevenagel, 2d, 2g, 2j e 2k, sintetizados entre aldeídos e o cianoacetato de metila 2\' para realizar reações de biotransformação com o fungo de ambiente marinho Penicillium citrinum CBMAI 1186. Inicialmente o objetivo destas reações era reduzir a ligação dupla carbono-carbono dos adutos, o que resultaria em um centro estereogênico. Foram realizadas reações em 1, 2, 3 e 5 dias e não foram observadas reações de bio-hidrogenação, mas sim, reações de biotransformação, pois foram observados os produtos oxidados (como ácidos carboxílicos) e reduzidos (como álcoois) dos respectivos aldeídos formadores dos adutos de Knoevenagel entre outros compostos. A partir deste estudo, foi possível concluir que o fungo Penicillium citrinum CBMAI 1186 teve maior capacidade em biotransformar os adutos de Knoevenagel do que reduzir estereosseletivamente a ligação dupla carbono-carbono. Em suma, a partir de metodologias ambientalmente sustentáveis, foram obtidos 31 compostos, sendo 5 inéditos na literatura. e a grande maioria dos restantes foram sintetizados pela primeira vez sob efeito da irradiação micro-ondas. / In this work a synthetic green methodology was developed for Knoevenagel condensation reactions between aromatic aldehydes and methyl cyanoacetate 2\'. The reactions were under microwave irradiation method, carried out in 30 minutes at a temperature of 65-85 ºC and 55 W of power. Twelve compounds 2a-1 were synthesized using water or ethanol as the solvent and provided good yields in the 70-90% range. The methodology developed for the synthesis of these compounds involved a simple purification strategy, which was used of hot hexane washes to obtain the isolated products. All compounds were characterized by NMR (1H and 13C), IR and GC-MS. Sequentially, in order to give applicability to previously synthesized Knoevenagel adducts, a synthetic series of 4H-chromenes was performed, a structural class of molecules that have a bioactive potential. The methodology used was adapted from that used in the synthesis of the Knoevenagel 2a-1 adducts and a synthetic series was performed, resulting in the synthesis of ten 4H-chromenes 3a-j, of which 5 compounds were unpublished in the literature. The reactions were carried out in 90 minutes at 85 ºC, 55 W, using water as solvent and provided yields in the range of 40-60%. All 4H-chromenes were isolated by column chromatography and characterized by NMR (1H and 13C), IR and MS. Also carried out in this study are Knoevenagel condensation reactions using aromatic ketones and malononitrile 5\'. Two methodologies were employed, the first using a strong base (NaOH) by means of a cascade reaction and the second methodology using a moderate force base (triethylamine) by means of a one-pot reaction. The methodology that used NaOH had as objective to obtain the anion of malononitrile 5\' in an effective way before the addition of the ketone in the reaction vial in order to favor the progress of the reaction. Seven Knoevenagel 5a-c and 5e-1 adducts were synthesized within 24 h of reaction at 50 ° C in conventional stirring and heating plate and using tetrahydrofuran as solvent. Conversion values (CG-MS) were obtained in the 0-38% range, with the exception of the adduct 5e (c = 90%). The methodology using triethylamine was carried out via a one-pot reaction, that is, all the reagents were added to the reaction flask simultaneously. It was verified that the reactions behaved more effectively in the absence of solvents and thus, 6 adducts of Knoevenagel 5a-b, 5d-f and 5i were synthesized in 1 h of reaction at 85 ºC, 10 W of potency. The reactions provided conversion values in the range of 42-58%, however, difficulties were found in the purification processes of these compounds and only adducts 5b, 5f and 5i were isolated with respectively 3%, 5% and 6% yield. All adducts 5a-i were characterized via GC-MS and the isolates, 5b, 5f and 5i, were also characterized by NMR (1H and 13C) and IV. Finally, four adducts of Knoevenagel, 2d, 2g, 2j and 2k, synthesized between aldehydes and the methyl cyanoacetate 2\' were selected to perform biotransformation reactions with the marine environment fungus Penicillium citrinum CBMAI 1186. Initially the purpose of these reactions was reduce the carbon-carbon double bond of the adducts, which would result in a stereogenic center. Reactions were carried out at 1, 2, 3 and 5 days and no biohydrogenation reactions were observed, but biotransformation reactions were observed, since the oxidized products (as carboxylic acids) and reduced (like alcohols) of the respective aldehydes forming the Knoevenagel adducts among others. From this study, it was possible to conclude that the fungus P. citrinum CBMAI 1186 had a greater ability to biotransform the Knoevenagel adducts than to stereoselectively reduce the carbon-carbon double bond. In short, from the environmentally sustainable methodologies, 31 compounds were obtained, of which 5 were unpublished in the literature. and the vast majority of the rest were synthesized for the first time under the effect of microwave irradiation.

Os carboidratos são componentes essenciais de muitos produtos naturais de grande importância medicinal. As porções carboidrato podem aumentar a solubilidade em água de drogas, diminuir a toxicidade e/ou contribuir para a bioatividade dos produtos naturais. A síntese de C-glicosídeos, a partir de D-glicose, é de grande interesse porque estes são úteis como blocos de construção para a síntese de vários tipos de moléculas com grande potencial de utilização em princípios ativos para tratamento de câncer, diabetes, HIV, como antivirais, entre outros. Os C-glicosídeos são essencialmente inertes à degradação porque o centro anomérico natural (um O- ou N-acetal instável) foi transformado hidroliticamente em ligação éter. Como resultado, uma atenção significativa tem sido dedicada para o desenvolvimento de novas vias sintéticas. A reação de Knoevenagel, descrita há mais de um século, consiste na condensação de aldeídos com moléculas contendo metileno ativo, tais como o ácido malônico ou o seu éster e dicetonas. Embora consista de uma desidratação, surpreendentemente, a reação é favorecida em meio aquoso, em alguns casos. A condensação de carboidratos desprotegidos com dicetonas tem atraído crescente interesse com a crescente cobrança da sociedade por tecnologias mais limpas (verdes). Nesse sentido, baseando-se no conceito de Química Verde e seus Doze princípios, buscou-se a redução ou troca de solventes orgânicos por outros mais verdes, adaptação dos sistemas de reação para operação em temperaturas mais brandas e substituição de matérias-primas por outras mais verdes. O objetivo principal consistiu na preparação da cetona-?-C-glicosídeo (CG) e seus derivados, a partir da D-glicose, com potencial aplicação como intermediários de fármacos. Nesse trabalho, foram preparados derivados do CG e da D-glicose: CG peracetilado, D-glicose peracetilada, CG perbenzoilado, D-glicose perbenzoilada, CG peracetilado clorado, CGAr1 ((E)-4-(4-metoxifenil)-1-(3,4,5-trihidroxi-6- (hidroximetil)-tetrahidro-2H-piran-2-il)but-3-en-2-ona), CGAr1 peracetilado e CGAr1 peracetilado bromado. O CG foi preparado em meio aquoso ou em EtOH-água 4:1, pH alcalino (35-80%). O CG peracetilado (2,3,4,6-tetracetil-1-C-(?-D-glicopiranosil)propan-2-ona) e a Dglicose peracetilada (1,2,3,4,6-pentacetil-1-C-(?-D-glicopiranosil)) foram preparados (71 e 77,5%) usando quatro metodologias: duas usando AcONa/Ac2O a 50-90 °C, uma com AcONa/py/DMAP a t.a. e uma com I2/Ac2O a 28 °C. O CG perbenzoilado (2,3,4,6-tetrabenzoil- 1-C-(?-D-glicopiranosil)propan-2-ona) e a D-glicose perbenzoilada (1,2,3,4,6-pentabenzoil-1-C- (?-D-glicopiranosil) foram preparados (31 e 83%), respectivamente, usando sete metodologias: duas em solução de NaOH a t.a., quatro com py e DCM e/ou tolueno como solvente a 65 °C, uma com py/DCM a 5 °C. O CG peracetilado clorado (2-(acetoximetil)-6-(3-cloro-2- oxopropil)tetrahidro-2H-piran-3,4,5-triil triacetato) foi preparado (19,6%) usando NH4Cl/oxone em MeOH sob refluxo. O CGAr1 foi preparado a partir do CG bruto com p-anisaldeído, L-prolina e TEA em MeOH a t.a (33,5%). O CGAr1 peracetilado ((E)-2-(acetoximetil)-6-(4-(4-metoxifenil)- 2-oxobut-3-en-1-il)-tetrahidro-2H-piran-3,4,5-triil triacetato) foi preparado (54%) usando três metodologias: Ac2O/AcONa a 50 °C, I2/Ac2O a 28 e a 50°C. O CGAr1 peracetilado bromado foi preparado (78%) usando Br2/CCl4 a t.a. / Carbohydrates are essential components of many natural products of great medicinal importance. The carbohydrate portions may increase the water solubility of drugs, decrease toxicity and/or contribute to the bioactivity of the natural products. The synthesis of Cglycosides, from D-glucose, is of great interest because they are useful as building blocks for the synthesis of various types of molecules with great potential as active principles for the treatment of cancer, diabetes, HIV, as antivirals, among others. C-glycosides are essentially inert to degradation because their natural anomeric center (an unstable O- or N-acetal) has been hydrolytically transformed into an ether linkage. Thus, significant attention has been devoted to the development of new synthetic routes. The Knoevenagel reaction, described over a century ago, consists of the condensation of aldehydes with molecules containing active methylene, such as malonic acid or its ester and diketones. Although it consists of a dehydration, surprisingly, the reaction is favored in aqueous medium in some cases. The condensation of unprotected carbohydrates with diketones has attracted increasing interest with the growing society\'s demand for cleaner (green) technologies. Based on the concept of Green Chemistry and its Twelve Principles, the aim was to reduce or substitute organic solventes for greener ones, adapt reaction systems to operate at milder temperatures and substitute raw materials for greener ones. The main goal was to prepare ketone-?-C-glucoside (CG) and its derivatives, from D-glucose, with potential application as drug intermediates. In this work, CG and D-glucose derivatives were prepared: peracetylated CG, peracetylated D-glucose, perbenzoylated CG, perbenzoylated D-glucose, chlorinated peracetylated CG, CGAr1 ((E)-4-(4- methoxyphenyl)-1-(3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)-tetrahydro-2H-pyran-2-yl)but-3-en-2- one), peracetylated CGAr1 and brominated peracetylated CGAr1. CG was prepared (35-80%) in water or EtOH-water (4:1), alkaline pH. Peracetylated CG (2,3,4,6-tetraacetyl-1-C-(?-Dglucopyranosyl) propan-2-one) and peracetylated D-glucose (1,2,3,4,6-pentacetyl-1-C-(?-Dglucopyranosyl)) were prepared (71 and 77,5%), using four methodologies: two using AcONa/ Ac2O at 50-90 °C, one with AcONa/py/DMAP at rt and one with I2/Ac2O at 28 °C. The perbenzoylated CG (2,3,4,6-tetrabenzoyl-1-C-(?-D-glucopyranosyl)propan-2-one) and perbenzoylated D-glucose (1,2,3,4,6-pentabenzoyl-1-C-(?-D-glucopyranosyl) were prepared (31 and 83%) using seven methodologies: two in NaOH aqueous solution, four with py and DCM and/or toluene as solvent at 65 °C. Chlorinated peracetylated CG (2-(acetoxymethyl)-6-(3- chloro-2-oxopropyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate) was prepared (19,6%) using NH4Cl/oxone in MeOH under reflux. CGAr1 was prepared from crude CG with p-anisaldehyde, L-proline and TEA in MeOH at rt (33,5%). The peracetylated CGAr1 ((E)-2-(acetoxymethyl)-6- (4-(4-methoxyphenyl)-2-oxobut-3-en-1-yl)-tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate) was prepared (54%) using three methodologies: Ac2O/AcONa at 50 °C, I2/Ac2O at 28 and at 50 °C. Brominated peracetylated CGAr1 was prepared (78%) using Br2/CCl4 at rt.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-08T13:23:10Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4925565 bytes, checksum: dc2866ffe0379ef9207b7bf8ed6689fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T13:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4925565 bytes, checksum: dc2866ffe0379ef9207b7bf8ed6689fa (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the current scientific scenario is increasing the need for new methodologies that meet both their main goal, which was developed as the expectations of a green chemistry, concerned about the environment and reducing impacts on it. Faced with such a need to adapt, have been developing alternative means to provide it. Recyclable catalysts; exchange of substrates; use of less toxic reagents; reactions without catalysts and/or free of solvents, are being proposed and boasting good results to your goals. Glimpsing a new reaction system for the Knoevenagel condensation, was developed a system without catalyst in a standard reaction between benzaldehyde and malononitrile, in order to meet your requirements best, and their conditions of operation. Among the tests of the solvent, which most outstanding in terms of increased speed of reaction by incidence of the solvent effect was a binary mixture of ethanol: water (3:7). It was apparent the need for heating, showing better reaction time in the range of 75-80° C, and 0,4 mL of binary mixture for each mole of substrates. Seen such conditions, the system was applied to a series of compounds with active methylene, aldehydes and ketones, in order to understand its Among the tests, the system has proven feasible to use malononitrile, cyanoesters, Meldrum's acid and Indandione with active methylene compounds as the Knoevenagel condensation; Malonitrile being the most reactive. The binary mixture was effectively applied in the Knoevenagel condensation reaction to a variety of structurally different aldehydes, where we observed a quick conversion with products of the 60 min to 1 min of time reactional and satisfactory income of 55 to 100%. For aliphatic ketones, the optimized system afforded reaction times of 5 to 6 hours, with satisfactory yields 74-75%. / No cenário científico atual é crescente a necessidade de novas metodologias que satisfaçam tanto seu objetivo principal, ao qual foi desenvolvido, quanto às expectativas de uma química verde, preocupada com o meio ambiente e redução dos impactos no mesmo. Frente a tal necessidade de adequação, vêm se desenvolvendo meios alternativos para supri-la. Catalisadores recicláveis; troca de substratos; utilização de reagentes menos tóxicos; reações sem catalisadores e/ou livres de solventes, vêm sendo propostos e ostentando bons resultados aos seus objetivos. Vislumbrando um novo sistema reacional para a Condensação de Knoevenagel, foi desenvolvido um sistema sem catalisador, em uma reação padrão entre benzaldeído e malononitrila, a fim de conhecer suas melhores condições de atuação. Dentre os testes do solvente, o que mais se destacou, em termos de aumento de velocidade de reação, por incidência de efeito do solvente, foi uma mistura binária de etanol:água (3:7). Foi perceptível a necessidade de aquecimento, apresentando melhor tempo reacional na faixa de 75-80°C, e de 0,4mL da mistura binária para cada mol de substratos. Visto tais condições, o sistema foi aplicado em uma série de compostos com metileno ativo, aldeídos e cetonas, a fim de compreender a extensão de sua aplicabilidade. Dentre os testes, o sistema se mostrou viável para a utilização de malononitrila, cianoésteres, ácido de meldrum e Indandiona como compostos com metileno ativo na condensação de Knoevenagel; sendo a Malonitrila a mais reativa. A mistura binária foi eficientemente aplicada na reação Knoevenagel para uma variedade de aldeídos estruturalmente distintos, onde observamos uma rápida conversão nos produtos com tempos reacionais de 1 a 60 min e rendimentos satisfatórios de 55 a 100%. Para as cetonas alifáticas, o sistema otimizado proporcionou tempos reacionais de 5 a 6 horas, com rendimentos satisfatórios de 74 a 75%.

Os carboidratos são componentes essenciais de muitos produtos naturais de grande importância medicinal. As porções carboidrato podem aumentar a solubilidade em água de drogas, diminuir a toxicidade e/ou contribuir para a bioatividade dos produtos naturais. A síntese de C-glicosídeos, a partir de D-glicose, é de grande interesse porque estes são úteis como blocos de construção para a síntese de vários tipos de moléculas com grande potencial de utilização em princípios ativos para tratamento de câncer, diabetes, HIV, como antivirais, entre outros. Os C-glicosídeos são essencialmente inertes à degradação porque o centro anomérico natural (um O- ou N-acetal instável) foi transformado hidroliticamente em ligação éter. Como resultado, uma atenção significativa tem sido dedicada para o desenvolvimento de novas vias sintéticas. A reação de Knoevenagel, descrita há mais de um século, consiste na condensação de aldeídos com moléculas contendo metileno ativo, tais como o ácido malônico ou o seu éster e dicetonas. Embora consista de uma desidratação, surpreendentemente, a reação é favorecida em meio aquoso, em alguns casos. A condensação de carboidratos desprotegidos com dicetonas tem atraído crescente interesse com a crescente cobrança da sociedade por tecnologias mais limpas (verdes). Nesse sentido, baseando-se no conceito de Química Verde e seus Doze princípios, buscou-se a redução ou troca de solventes orgânicos por outros mais verdes, adaptação dos sistemas de reação para operação em temperaturas mais brandas e substituição de matérias-primas por outras mais verdes. O objetivo principal consistiu na preparação da cetona-?-C-glicosídeo (CG) e seus derivados, a partir da D-glicose, com potencial aplicação como intermediários de fármacos. Nesse trabalho, foram preparados derivados do CG e da D-glicose: CG peracetilado, D-glicose peracetilada, CG perbenzoilado, D-glicose perbenzoilada, CG peracetilado clorado, CGAr1 ((E)-4-(4-metoxifenil)-1-(3,4,5-trihidroxi-6- (hidroximetil)-tetrahidro-2H-piran-2-il)but-3-en-2-ona), CGAr1 peracetilado e CGAr1 peracetilado bromado. O CG foi preparado em meio aquoso ou em EtOH-água 4:1, pH alcalino (35-80%). O CG peracetilado (2,3,4,6-tetracetil-1-C-(?-D-glicopiranosil)propan-2-ona) e a Dglicose peracetilada (1,2,3,4,6-pentacetil-1-C-(?-D-glicopiranosil)) foram preparados (71 e 77,5%) usando quatro metodologias: duas usando AcONa/Ac2O a 50-90 °C, uma com AcONa/py/DMAP a t.a. e uma com I2/Ac2O a 28 °C. O CG perbenzoilado (2,3,4,6-tetrabenzoil- 1-C-(?-D-glicopiranosil)propan-2-ona) e a D-glicose perbenzoilada (1,2,3,4,6-pentabenzoil-1-C- (?-D-glicopiranosil) foram preparados (31 e 83%), respectivamente, usando sete metodologias: duas em solução de NaOH a t.a., quatro com py e DCM e/ou tolueno como solvente a 65 °C, uma com py/DCM a 5 °C. O CG peracetilado clorado (2-(acetoximetil)-6-(3-cloro-2- oxopropil)tetrahidro-2H-piran-3,4,5-triil triacetato) foi preparado (19,6%) usando NH4Cl/oxone em MeOH sob refluxo. O CGAr1 foi preparado a partir do CG bruto com p-anisaldeído, L-prolina e TEA em MeOH a t.a (33,5%). O CGAr1 peracetilado ((E)-2-(acetoximetil)-6-(4-(4-metoxifenil)- 2-oxobut-3-en-1-il)-tetrahidro-2H-piran-3,4,5-triil triacetato) foi preparado (54%) usando três metodologias: Ac2O/AcONa a 50 °C, I2/Ac2O a 28 e a 50°C. O CGAr1 peracetilado bromado foi preparado (78%) usando Br2/CCl4 a t.a. / Carbohydrates are essential components of many natural products of great medicinal importance. The carbohydrate portions may increase the water solubility of drugs, decrease toxicity and/or contribute to the bioactivity of the natural products. The synthesis of Cglycosides, from D-glucose, is of great interest because they are useful as building blocks for the synthesis of various types of molecules with great potential as active principles for the treatment of cancer, diabetes, HIV, as antivirals, among others. C-glycosides are essentially inert to degradation because their natural anomeric center (an unstable O- or N-acetal) has been hydrolytically transformed into an ether linkage. Thus, significant attention has been devoted to the development of new synthetic routes. The Knoevenagel reaction, described over a century ago, consists of the condensation of aldehydes with molecules containing active methylene, such as malonic acid or its ester and diketones. Although it consists of a dehydration, surprisingly, the reaction is favored in aqueous medium in some cases. The condensation of unprotected carbohydrates with diketones has attracted increasing interest with the growing society\'s demand for cleaner (green) technologies. Based on the concept of Green Chemistry and its Twelve Principles, the aim was to reduce or substitute organic solventes for greener ones, adapt reaction systems to operate at milder temperatures and substitute raw materials for greener ones. The main goal was to prepare ketone-?-C-glucoside (CG) and its derivatives, from D-glucose, with potential application as drug intermediates. In this work, CG and D-glucose derivatives were prepared: peracetylated CG, peracetylated D-glucose, perbenzoylated CG, perbenzoylated D-glucose, chlorinated peracetylated CG, CGAr1 ((E)-4-(4- methoxyphenyl)-1-(3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)-tetrahydro-2H-pyran-2-yl)but-3-en-2- one), peracetylated CGAr1 and brominated peracetylated CGAr1. CG was prepared (35-80%) in water or EtOH-water (4:1), alkaline pH. Peracetylated CG (2,3,4,6-tetraacetyl-1-C-(?-Dglucopyranosyl) propan-2-one) and peracetylated D-glucose (1,2,3,4,6-pentacetyl-1-C-(?-Dglucopyranosyl)) were prepared (71 and 77,5%), using four methodologies: two using AcONa/ Ac2O at 50-90 °C, one with AcONa/py/DMAP at rt and one with I2/Ac2O at 28 °C. The perbenzoylated CG (2,3,4,6-tetrabenzoyl-1-C-(?-D-glucopyranosyl)propan-2-one) and perbenzoylated D-glucose (1,2,3,4,6-pentabenzoyl-1-C-(?-D-glucopyranosyl) were prepared (31 and 83%) using seven methodologies: two in NaOH aqueous solution, four with py and DCM and/or toluene as solvent at 65 °C. Chlorinated peracetylated CG (2-(acetoxymethyl)-6-(3- chloro-2-oxopropyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate) was prepared (19,6%) using NH4Cl/oxone in MeOH under reflux. CGAr1 was prepared from crude CG with p-anisaldehyde, L-proline and TEA in MeOH at rt (33,5%). The peracetylated CGAr1 ((E)-2-(acetoxymethyl)-6- (4-(4-methoxyphenyl)-2-oxobut-3-en-1-yl)-tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate) was prepared (54%) using three methodologies: Ac2O/AcONa at 50 °C, I2/Ac2O at 28 and at 50 °C. Brominated peracetylated CGAr1 was prepared (78%) using Br2/CCl4 at rt.

Nos últimos anos a química é apontada como solução para diversos problemas globais originados por um modo de vida não sustentável, em virtude disso o desenvolvimento econômico e social ficam vinculados aos conhecimentos em ações sustentáveis embasadas na química verde. Neste contexto emerge a indústria química baseada em matérias-primas renováveis, dentre as biomassas renováveis destacam-se os carboidratos com cerca de 75% da biomassa da terra. Os glicosídeos são moléculas orgânicas nas quais o açúcar está ligado à uma porção não-carboidrato (aglicona), dentre eles os C-glicosídeos se destacam por apresentarem tanto resistência à hidrólise ácida quanto à enzimática, característica que confere interesse a indústria de fármacos e às ciências dos materiais apresentando-se como excelentes blocos de construção. A condensação de Knoevenagel é a reação entre um grupo metileno ativado e um aldeído ou cetona levando à formação de um composto β, β-insaturado e é muito relevante na derivatização de C-glicosídeos. O objetivo principal deste trabalho é empregar a D-glicose, como fonte de matéria-prima renovável, na obtenção de Cglicosídeos e potenciais derivados de interesse industrial, visando oferecer ao ambiente uma opção através de processos mais sustentáveis, para isso dividiu-se o trabalho em três etapas: a primeira de preparação da cetona β-C-glicosídeos e reações de proteções, a segunda, de derivações diretas dessas moléculas, por meio das preparações das oximas, das aril cetonas C-glicosídeos, da cicloexenona C-glicosídeo e do metil pentenol C-glicosídeo e a terceira consistiu de derivação de moléculas, obtidas na segunda etapa, em gem halo-nitro, oxima aril e isoxazol aril. Na primeira etapa, síntese da cetona β-C-glicosídeo, fez-se alterações metodológicas e obteve-se um rendimento médio de 92%, o composto foi confirmado por TGA, FT-IR e RMN 13C, nas reações de proteção à cetona β-C-glicosídeo, acetilação e benzoilação, obteve-se rendimentos de 60% e 31,4% respectivamente, os compostos foram confirmados por FT-IR e RMN 13C. Na segunda etapa sintetizou a aril cetona C-glicosídeo, desprotegida e protegida, com 91% e 78% de rendimentos respectivamente, a cicloexenona C-glicosídeo acetilada com 60% de rendimento e o metil pentenil C-glicosídeo acetilado com até 71% de rendimento, oximas a partir da cetona β-C-glicosídeo desprotegida e posterior proteção (economizando uma etapa) e oximas a partir da cetona β-C-glicosídeo acetilada obtendo rendimentos de 73,6 % e 83%, também foi sintetizada a oxima da glicose e sua acetilação gerou o nitrilo da glicose em 60% de rendimento, os compostos foram confirmados por FT-IR e RMN 13C. Na terceira etapa foram obtidos os derivados, gem bromo-nitro C-glicosídeo acetilado 30% (rota desprotegida) e 73% (rota protegida), gemcloro C-glicosídeo acetilados 30% (rota desprotegida) e 72% (rota protegida). A aril cetona C-glicosídeo acetilada, a oxima aril C-glicosídeo acetilada e isoxazol C-glicosídeo acetilado apresentaram rendimentos 45%, 78% e 31% respectivamente, todos confirmados por FT-IR e RMN 13C. A síntese da cetona β-C-glicosídeo desprotegida em meio aquoso alcalino apresenta um alto rendimento e demonstrou uma enorme versatilidade podendo ser empregada na obtenção de muitos derivados, no entanto as reações de proteção são necessárias para derivação dessas moléculas e facilitação da análise. / In recent years, chemistry has been identified as a solution to several global problems caused by an unsustainable way of life, as economic and social development are linked to the knowledge of sustainable actions based on green chemistry. In this context emerges the chemical industry based on renewable raw materials, among the renewable biomasses stand out the carbohydrates with about 75% of the earth\'s biomass. Glycosides are organic molecules in which sugar is bound to a non-carbohydrate (aglycone) moiety, among them the C-glycosides stand out because they have both resistance to acid and enzymatic hydrolysis, which is of interest to the pharmaceutical industry and sciences of materials presenting themselves as excellent building blocks. The Knoevenagel condensation is the reaction between an activated methylene group and an aldehyde or ketone leading to the formation of an β, β-unsaturated compound and is very relevant in the derivatization of Cglycosides. The main objective of this work is to use D-glucose, as a source of renewable raw material, to obtain C-glycosides and potential derivatives of industrial interest, aiming to offer the environment an option employing more sustainable processes, for this the work was divided in three stages: the first one of preparation of the ketone β-C-glycosides and reactions of protections, the second, of direct derivations of these molecules, through the preparations of oximes, aryl ketones C-glycosides, cyclohexenone C-glycoside and methyl pentenol C-glycoside and the third step consisted of derivation of molecules obtained in the second step in gem halo-nitro, aryl oxime and isoxazole aryl. In the first step, synthesis of the β-C-glycoside ketone made methodological changes and obtained an average yield of 92%, the compound was confirmed by TGA, FT-IR and 13C NMR, in the protection reactions to β-C-glycoside ketone, acetylation and benzoylation, yields of 60% and 31.4% respectively were obtained, the compounds were confirmed by FT-IR and 13C NMR. In the second step, the unprotected and protected C-glycoside aryl ketone was synthesized in 91% and 78% yields respectively, the acetylated C-glycoside cyclohexenone in 60% yield and the acetylated methyl pentenyl C-glycoside in up to 71% yield, oximes from the deprotected β-C-glycoside ketone and subsequent protection (saving one step) and oximes from acetylated β-C-glucoside ketone yielding 73.6% and 83% yields, the glucose oxime was also synthesized and its acetylation generated the glucose nitrile in 60% yield, the compounds were confirmed by FT-IR and 13 C NMR. In the third stage the derivatives were obtained, gem bromo-nitro C-glycoside acetylated 30% (unprotected route) and 73% (protected route), gem-chloro C-glycoside acetylated 30% (route deprotected) and 72% (protected route). The acetylated C-glycoside aryl ketone, the acetylated C-glycoside aryl oxime and the acetylated C-glycoside isoxazole presented yields of 45%, 78% and 31% respectively, all confirmed by FT-IR and 13C NMR. The synthesis of β-C-glycoside ketone deprotected in alkaline aqueous medium presents a high yield and demonstrated an enormous versatility that can be used to obtain many derivatives, however the protection reactions are necessary for derivation of this molecules and facilitation of the analysis.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6262.pdf: 12922381 bytes, checksum: d9847d4190f445fab3aa2cb28bd467a1 (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of zeolites in basic catalysis is small, especially when compared to the numerous applications of material in their acid form. Inside this context, are even smaller the number of studies on the use of as-synthesized zeolites as basic catalysts. Zeolites are crystalline hydrated aluminosilicates that have a pores size well-defined. Many of zeolite structures need organic compounds to be synthesized, these compounds are called structure directing agents. Zeolites containing organic cations (as-synthesized) have basic properties and can be used as catalysts in reactions that require this type of catalytic site. In this work were investigated three zeolites structures widely studied in the literature, BEA, MFI and MTW. Zeolites were synthesized with different compositions (ratio Si/Al) in the reaction mixture. Addition to the conventional synthesis were performed modifications using an organosilane (TPOAC - trimethoxysilyl-propyl-octadecylammonio chloride) in the synthesis of structures MFI and MTW. Were obtained, for the three structures, samples with different Si/Al ratios, some of them containing organosilane. The samples were characterized and used as catalysts in the Knoevenagel condensation. For all samples the increase of the Si/Al ratio increased the number of species [≡Si O ][TEA+]. The characterization and catalytic conversion show that for BEA zeolite only one portion of the species [≡Si O ][TEA+] were available for the reaction. The samples modified with organosilane (TPOAC) were the most active, especially with MTW structure. This increased activity is related to the modification that the organosilane promoted on the surface of the particles. The addition of organosilane favored the increase of the Si/Al ratio on the surface and this may be related to better conversion results. In this work, we propose new efficient catalysts, with zeolitic structure, for reactions involving basic sites. / O uso de zeólitas em catálise básica ainda é muito pequeno, principalmente quando comparado às inúmeras aplicações de material em sua forma ácida. Dentro desse contexto, é menor ainda o número de estudos sobre a utilização de zeólitas tal como sintetizadas como catalisadores básicos. Zeólitas são aluminosilicatos hidratados cristalinos que possuem um tamanho de poros muito bem definidos. Muitas das estruturas zeolíticas precisam de compostos orgânicos para serem sintetizadas, esses compostos são chamados de direcionadores de estrutura. Zeólitas contendo cátions orgânicos (tal como sintetizadas) possuem propriedades básicas e podem ser usadas como catalisadores em reação que necessitam esse tipo de sítio catalítico. Nesse trabalho foram investigadas 3 estruturas zeólitas bastante estudadas na literatura, BEA, MFI e MTW. As zeólitas foram sintetizadas com diferentes composições (razão Si/Al) na mistura reacional. Além da síntese convencional foram realizadas também modificações usando um organossilano (TPOAC Cloreto de Trimetoxisilil-propil-octadecilamônio) na síntese das estruturas MFI e MTW. Foram obtidas, para as 3 estruturas, amostras com diferentes razões Si/Al, algumas delas contendo organossilano. As amostras foram caraterizadas e usadas como catalisadores na reação de condensação de Knoevenagel. Para todas as amostras o aumento da razão Si/Al levou ao aumento da quantidade das espécies [≡Si O ][TEA+]. As caracterizações e os resultados de conversão catalítica mostram que para a zeólita BEA apenas parte das espécies [≡Si O ][TEA+] estavam na superfície disponíveis para a reação. As amostras modificadas com organossilano (TPOAC) foram as mais ativas, principalmente as com estrutura MTW. Essa maior atividade está relacionada a modificação que o organossilano promoveu na superfície das partículas. A adição de organossilano favoreceu o aumento da razão Si/Al na superfície e isso pode estar relacionado aos melhores resultados de conversão. Nesse trabalho, propomos novos catalisadores eficientes, a base de zeólitas, para reações que envolvam sítios básicos.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-03T14:38:21Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 14733739 bytes, checksum: 0038b680f5c8c43d5ec591f62505739b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T14:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 14733739 bytes, checksum: 0038b680f5c8c43d5ec591f62505739b (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Knoevenagel condensation is one of the most important methods to perform new C-C bonds in organic compounds, and it was used at least in one-step on the synthesis of several molecules. The N-acylhydrazones, in turn, are molecules with considerable biological activity, which increased the number of papers involving the synthesis of N-acylhydrazones in the last years. This present work consists of the use of magnetic nanoparticles functionalized as catalysts in the Knoevenagel condensations and the synthesis of N-acylhydrazones. The magnetic nanoparticles, Fe3O4, were prepared by the chemical co-precipitation method, coated with sílica, Fe3O4@SiO2, and functionalized with amino groups (Fe3O4@SiO2-3N, which 3N = N1-(3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine) and lanthanide ions (Fe3O4@SiO2-1N-EDTA-Tb3+, which 1N = (3-aminopropyl)trimethoxysilane). These materials were characterized by absorption spectroscopy in infrared region, X-ray diffraction (X-RD), thermogravimetric analysis, elemental analysis of carbon, hydrogen and nitrogen, and magnetization measurements. The Fe3O4@SiO2-3N magnetic nanoparticles were used as catalysts in the Knoevenagel condensation, showing good isolated yields (71-100%) and reaction times (10-45 min). The amino groups in the functionalized magnetic nanoparticle act as bases, promoting the desprotonation of methylene group, and as catalyst in the reaction, activating the carbonylic carbon by the iminium ion formation. The Fe3O4@SiO2-1N-EDTA-Tb3+ magnetic nanoparticles were used as catalysts in the synthesis of N-acylhydrazones, showing also good isolated yields (65-95%) and reaction times (2-180 min). In conclusion, the magnetic nanoparticles synthetized showed a good catalytic activity, easilly recovered by magnetic separation and reused in subsequent reactions. / A reação de condensação de Knoevenagel é uma das reações mais utilizadas em síntese orgânica para formação de ligação C–C, sendo usada como uma das etapas para a síntese de várias moléculas. As N-acilidrazonas, por sua vez, são moléculas que apresentam considerável atividade biológica, o que impulsionou os trabalhos envolvendo a síntese das mesmas nos últimos anos. O presente trabalho consiste na utilização de nanopartículas magnéticas funcionalizadas como catalisadores nas reações de condensação de Knoevenagel e na síntese de N-acilhidrazonas. As nanopartículas magnéticas (magnetita, Fe3O4) foram sintetizadas pelo método de coprecitação química, revestidas com sílica (Fe3O4@SiO2) e funcionalizadas com grupos aminos (Fe3O4@SiO2-3N, em que 3N = N1-(3-trimetoxisililpropril)dietilenotriamina) e com íons terras raras adsorvidos (Fe3O4@SiO2-1N-EDTA-Tb3+, em que 1N = 3-aminopropiltrimetoxissilano). Elas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, DR-X, análises termogravimétricas, análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio e medidas de magnetização. As nanopartículas magnéticas Fe3O4@SiO2-3N foram usadas como catalisadores nas reações de condensação de Knoevenagel, apresentando bons rendimentos isolados (71-100%) e tempos reacionais (10-45 min). Os grupos aminos presente no material atuam como base, promovendo a desprotonação do metileno, e como catalisador na reação, ativando o carbono carbonílico através da formação do íon imínio. Já as nanopartículas magnéticas Fe3O4@SiO2-1N-EDTA-Tb3+ foram utilizadas como catalisadores na síntese das N-acilidrazonas, também apresentando bons rendimentos isolados (65-95%) e tempos reacionais (2-180 min). Em linhas gerais, as nanopartículas magnéticas sintetizadas apresentaram boa atividade catalítica, sendo facilmente recuperada por separação magnética e reutilizada em reações subsequentes.

M.Sc. (Chemistry) / Please refer to full text to view abstract

Neste trabalho foi desenvolvido uma metodologia sintética para a obtenção de adutos de Knoevenagel empregando a radiação de micro-ondas. Os adutos foram usados como precursores sintéticos para a obtenção de compostos tetrazólicos, reações de acoplamento de Suzuki-Miyaura, adutos cromenos e em bio-hidrogenação. A primeira etapa realizada foi a reação e a otimização da condensação de Knoevenagel usando derivados de aldeído aromático, malononitrila e água em um reator de micro-ondas por 30 min, 20 W fornecendo rendimentos de 80-99 %. Também foi observado que para o trans-metil-cinamaldeído ocorreu a formação do produto de condensação de Knoevenagel e posteriormente a formação de um produto dimérico com rendimento de 96 % por uma reação de ciclo adição [2+2] via fotoquímica. Adicionalmente foi realizada a síntese de adutos de Knoevenagel com aldeídos aromáticos e cianoacetamida fornecendo produtos diaestereoisoméricos com configuração E e rendimentos entre 90-99 %. Na segunda etapa foi realizada a obtenção de compostos tetrazólicos via one-pot entre aldeídos aromáticos, malononitrila e azida de sódio empregando água como solvente em um reator de micro-ondas por 4 h, 60 W fornecendo rendimentos de 85-99 %. Foi realizado o uso de aditivos de caráter ácido-básico na síntese do tetrazóis, observando que para o sistema N(Et)3-CuSO4 forneceu um rendimento de 90 % em um tempo de 2 h para (E)-3-fenil-2-(1H-tetrazol-5-il)acrilonitrila. Na terceira parte foram desenvolvidas reações de acoplamento de Suzuki-Miyaura a partir dos adutos de Knoevenagel com grupos halogênios (F, Cl e Br) em um reator de micro-ondas por 30 min, 60W fornecendo rendimentos de 80-97 %. Também foi realizada a reação de Knoevenagel-Suzuki-Miyaura one-pot empregando a radiação de micro-ondas fornecendo rendimentos de 82-98 %. Na quarta parte do trabalho foram sintetizados cromenos a partir de adutos de Knoevenagel com 5,5-dimetil-1,3-ciclo-hexanodiona em um reator de micro-ondas por 25 min, 60 W fornecendo rendimentos de 94-99 %. Também foram obtidos cromenos com os compostos tetrazólicos derivados de adutos de Knoevenagel por radiação micro-ondas fornecendo rendimentos de 85-98 %. Por último os adutos de Knoevenagel foram bio-hidrogenados pelo fungo marinho Penicillum citrinum CBMAI 1186 obtendo rendimentos de reação entre 12-99 %. Observou-se para a 2-(4-nitrobenzilideno)malononitrila uma reação de retro-Knoevenagel causada por efeitos eletrônicos eletroatratores. Também observou-se a presença de várias enzimas no meio de cultura de fungo P. citrinum CBMAI 1186 como: enoato redutase, nitro redutase, ceto redutase e nitrila hidratase. Também realizaram-se estudos dos tempos de reação da síntese de Knoevenagel por micro-ondas, para o qual foram empregados aditivos como: SiO4, CuSO4, imidazol, fibroína, fibra da paina e fibroína-CuSO4. Este último aditivo forneceu um rendimento de 74 % em 10 min para a 2-benzilidenomalononitrila. Em geral o estudo desenvolvido na otimização da reação de condensação de Knoevenagel e o desenvolvimento da metodologia para a obtenção de compostos tetrazólicos, adutos de acoplamento de Suzuki-Miyaura, cromenos foram bastante satisfatórios, assim como, as reações de bio-hidrogenação de sistemas α,β-insaturados. / The present work describes a synthetic methodology to obtain Knoevenagel adducts by microwave radiation. The adducts were used as synthetic precursors to obtain tetrazole compounds, Suzuki-Miyaura coupling reactions, chromene adducts and biohydrogenation. The first step was the reaction and optimization of Knoevenagel condensation using aromatic derivatives aldehyde, malononitrile and water in a microwave reactor for 30 min to obtain 80-99 % yield. Was observed that for trans-methyl cinnamaldehyde the Knoevenagel condensation product and subsequently the dimeric product with 96 % yield by [2 + 2] cycloaddition reaction photochemistry. Additionally, the synthesis of Knoevenagel adducts with aromatic aldehydes and cyanoacetamide was performed providing diastereoisomeric products with E-configuration in 90-99% yield. In the second step, tetrazole compounds were obtained via one-pot reactions between aromatic aldehydes, malononitrile and sodium azide using water as the solvent in a microwave reactor for 4 h, 60 W to obtain 85-99% yields. The use acid-base additives in the synthesis of (E)-3-phenyl-2-(1H-tetrazol-5-yl)acrylonitrile was develoment with N(Et)3-CuSO4 system, to give 90 % yields in 2 h, 60 W. In the third part, Suzuki-Miyaura coupling reactions were developed from the Knoevenagel adducts with halogen groups (F, Cl and Br) in a microwave reactor for 30 min, 60W providing yields of 80-97 %. The Knoevenagel-Suzuki-Miyaura one-pot reaction was also employed by employing microwave radiation with yields of 82-98 %. In the fourth part of this work, chromene products were synthesized from Knoevenagel adducts with 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione in a microwave reactor for 25 min, 60 W with yields 94-99 %. Chromenes adducts were also obtained with the tetrazole compounds by microwave radiation with yields of 85-98%. Finally, the Knoevenagel adducts were biohydrogenated by the marine fungi Penicillum citrinum CBMAI 1186 and was obtained 12-99 % yields. The reaction of retro-Knoevenagel was observed to 2-(4-nitrobenzylidene)malononitrile cause by highly electro-electronic electronic effects. The presence of several enzymes in the fungi culture medium P. citrinum CBMAI 1186 was also observed as enoate reductase, nitro reductase, keto reductase and nitrile hydratase. Other studies were carried out to improve the Knoevenagel synthesis by microwave using additives such as SiO4, CuSO4, imidazole, fibroin and fibroin-CuSO4. For fibroin-CuSO4 the yield was 74% in 10 min to 2-benzylidenemalononitrile. In general, the optimization of the Knoevenagel condensation reaction and the development of the synthetic methodology to obtain tetrazole compounds, Suzuku-Miyaura coupling adducts, chromene adducts was very satisfactory as well as the biohydrogenation reactions of α,β systems unsaturated.