Neste trabalho são apresentados resultados dos estudos da reação de oxidação de hidrogênio puro realizados em eletrodos rotatório em camada ultrafina porosa e na presença de CO em células a combustível utilizando catalisadores formados por Pt dispersas em substratos de óxidos, tais como, Pt/RuO 2 -C, Pt/RhO 2 -C, Pt/WO 3 -C e em Pt/WC-C. As reações foram também estudadas em suporte puro, como, RhO 2 /C e WC/C em diferentes proporções atômicas. Este estudo teve como finalidade estudar as propriedades catalíticas destes materiais visando elucidar os mecanismos da reação de oxidação de hidrogênio (ROH) sobre estes catalisadores dispersos, possibilitando a obtenção de parâmetros cinéticos das reações. Em conjunto com as medidas eletroquímicas, foram realizados estudos sobre as propriedades eletrônicas e estruturais destes catalisadores, o que possibilita relacionar suas propriedades eletrônicas e estruturais com a cinética da HOR. Observou-se que a presença dos óxidos de Ru, Rh e WO 3 favorecem a diminuição do grau de recobrimento da Pt por CO, deixando mais sítios disponíveis a ROH, em consequência do esvaziamento da banda 5d da Pt, o que diminui a retro-doação de elétrons da Pt ao CO, diminuindo a força da ligação Pt-CO. Como observado, essas modificação eletrônicas observadas nos espectros de XANES não induziram a nenhuma mudança perceptível na cinética ou no mecanismo reacional. Para quase todos os catalisadores, a tolerância ao CO pode ser explicada tanto em termos do mecanismo eletrônico como do bifuncional evidenciado pela formação de CO 2 nas medidas de EMS. / This work shows results of studies of the hydrogen oxidation reaction (HOR) pure in rotation in ultra porous layer and in the presence of CO in the fuel cell to the electrocatalysts of Pt alloy dispersed on oxide substrates such Pt/RuO 2 -C, Pt/RhO 2 -C, Pt/WO 3 -C, Pt/WC-C and pure materials, as RhO 2 /C and WC. The study of the catalytic properties of these materials to elucidate the mechanisms of hydrogen oxidation reaction on these dispersed catalysts, allowing the collection of kinetic parameters of reactions. Together with the electrochemical measurements were carried out studies on the structural and electronic properties of these catalysts, which allow relating their structural and electronic properties with the kinetics of the HOR. It was observed that the presence of oxides of Ru, Rh and WO 3 encourage the reduction of the degree of coating of Pt by CO, leaving more sites available to ROH, as a consequence of emptying of the Pt 5d band, which reduces the backdonation of electrons from Pt to CO by reducing the strength of Pt-CO binding. As noted, these changes observed in electronic spectra of XANES not led to any perceptible change in the kinetics or the reaction mechanism. For almost all catalysts, the CO tolerance can be explained in terms of the electronic effect and the bifunctional mechanism evidenced by the formation of CO 2 in the EMS.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2213786 bytes, checksum: 0cc6e2b3683929f526b695daf59e4b4a (MD5) Previous issue date: 2006-10-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the present work the molecular properties of heterocyclic hydrogen complexes: oxirane (C2H4O), methyloxirane (H3C-C2H3O) and hydroxi-oxirane (HO-C2H3O), as well as the respective ring open reaction by fluoridric acid has been investigated by using quantum chemistry methods. In this way, molecular properties of hydrogen complexes, such as oxirane---HF (C2H4O---HF), methyloxirane---HF (H3C-C2H3O---HF) e hydroxi-oxirana---HF (HO-C2H3O---HF), has been investigated as well. The quantum chemistry methods used were: ab initio (HF) and DFT (B3LYP and PBE1PBE) with the base set 6-311++G(d,p). The optimized structures for the hydrogen complexes and the reaction products were used in order to obtain the structure of the transition state and reaction path. The results yield that the mechanism for ring open involving the reagent HO-C2H3O-HF was kinetically and thermodynamically more favorable. The nucleofilic attack to the more substituted carbon is the preferential one. The reactivity order of the ring opened mechanism was: HO-C2H3O-HF > H3C-C2H3O-HF > C2H4O-HF. / Este trabalho trata da investigação teórica de propriedades moleculares dos seguintes compostos heterocíclicos: oxirana (C2H4O), metil-oxirana (H3C-C2H3O) e hidroxi-oxirana (HO-C2H3O), e dos respectivos mecanismos de reações referente à abertura destes anéis, frente à adição do ácido fluorídrico (HF). Neste contexto, foram determinadas as propriedades moleculares dos complexos de hidrogênio, oxirana---HF (C2H4O---HF), metiloxirana--- HF (H3C-C2H3O---HF) e hidroxi-oxirana---HF (HO-C2H3O---HF), formados em uma das etapas do mecanismo. Os métodos de estrutura eletrônica empregados foram ab initio (HF) e DFT (B3LYP e PBE1PBE) com o conjunto de base 6-311++G(d,p). A partir das estruturas otimizadas para os complexos de hidrogênio e produtos das reações foram determinadas às estruturas dos estados de transição e os caminhos de reação para as reações propostas. Os resultados mostram que a reação de abertura do anel da oxirana substituída com hidroxila, HO-C2H3O-HF, é favorecida cinética e termodinamicamente. O ataque nucleofílico ao carbono mais substituído é o preferencial. A reatividade referente à abertura do anel dos complexos heterocíclicos obedece a seguinte ordem: HO-C2H3O-HF > H3C-C2H3O-HF > C2H4O-HF.

Neste trabalho são apresentados resultados dos estudos da reação de oxidação de hidrogênio puro realizados em eletrodos rotatório em camada ultrafina porosa e na presença de CO em células a combustível utilizando catalisadores formados por Pt dispersas em substratos de óxidos, tais como, Pt/RuO 2 -C, Pt/RhO 2 -C, Pt/WO 3 -C e em Pt/WC-C. As reações foram também estudadas em suporte puro, como, RhO 2 /C e WC/C em diferentes proporções atômicas. Este estudo teve como finalidade estudar as propriedades catalíticas destes materiais visando elucidar os mecanismos da reação de oxidação de hidrogênio (ROH) sobre estes catalisadores dispersos, possibilitando a obtenção de parâmetros cinéticos das reações. Em conjunto com as medidas eletroquímicas, foram realizados estudos sobre as propriedades eletrônicas e estruturais destes catalisadores, o que possibilita relacionar suas propriedades eletrônicas e estruturais com a cinética da HOR. Observou-se que a presença dos óxidos de Ru, Rh e WO 3 favorecem a diminuição do grau de recobrimento da Pt por CO, deixando mais sítios disponíveis a ROH, em consequência do esvaziamento da banda 5d da Pt, o que diminui a retro-doação de elétrons da Pt ao CO, diminuindo a força da ligação Pt-CO. Como observado, essas modificação eletrônicas observadas nos espectros de XANES não induziram a nenhuma mudança perceptível na cinética ou no mecanismo reacional. Para quase todos os catalisadores, a tolerância ao CO pode ser explicada tanto em termos do mecanismo eletrônico como do bifuncional evidenciado pela formação de CO 2 nas medidas de EMS. / This work shows results of studies of the hydrogen oxidation reaction (HOR) pure in rotation in ultra porous layer and in the presence of CO in the fuel cell to the electrocatalysts of Pt alloy dispersed on oxide substrates such Pt/RuO 2 -C, Pt/RhO 2 -C, Pt/WO 3 -C, Pt/WC-C and pure materials, as RhO 2 /C and WC. The study of the catalytic properties of these materials to elucidate the mechanisms of hydrogen oxidation reaction on these dispersed catalysts, allowing the collection of kinetic parameters of reactions. Together with the electrochemical measurements were carried out studies on the structural and electronic properties of these catalysts, which allow relating their structural and electronic properties with the kinetics of the HOR. It was observed that the presence of oxides of Ru, Rh and WO 3 encourage the reduction of the degree of coating of Pt by CO, leaving more sites available to ROH, as a consequence of emptying of the Pt 5d band, which reduces the backdonation of electrons from Pt to CO by reducing the strength of Pt-CO binding. As noted, these changes observed in electronic spectra of XANES not led to any perceptible change in the kinetics or the reaction mechanism. For almost all catalysts, the CO tolerance can be explained in terms of the electronic effect and the bifunctional mechanism evidenced by the formation of CO 2 in the EMS.

Orientador: Fernando Antonio Santos Coelho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:01:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amarante_GiovanniWilson_D.pdf: 9724952 bytes, checksum: a133d434d4953b2d2f726a07b6f23d0d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esse trabalho de doutorado visou explorar a reação de Morita-Baylis- Hillman (MBH) nos aspectos relacionados ao seu mecanismo e a utilização de seus adutos, como substratos para síntese de moléculas com propriedades biológicas. Realizamos estudos mecanísticos dessa reação, utilizando ESI-MS, sendo possível, interceptar e caracterizar, em fase gasosa, intermediários dessa reação. Outro estudo nos permitiu re-avaliar o comportamento de (tio)uréias como catalisadores desta reação. Neste trabalho, propomos um mecanismo com a participação de (tio)uréias na reação de MBH. Na segunda parte deste trabalho de tese visamos a utilização de adutos de MBH na síntese de moléculas de interesse biológico. Sendo assim, realizamos a síntese de esqueletos 4-fluoroquinolônicos. Para tal, utilizamos adutos de MBH derivados do o-nitrobenzaldeído. Em particular, estudamos o mecanismo de uma etapa desta síntese, uma ciclização em TFA. Neste estudo, um novo intermediário chave foi caracterizado por ESI-MS. Após 4 etapas sequenciais preparamos a Norfloxacina. Outro alvo foi a síntese enantiosseletiva de um análogo do DFP. Neste trabalho, utilizamos um aduto de MBH que após 3 etapas obtivemos um álcool alílico derivado, que foi submetido às condições de epoxidação de Sharpless. Estes epóxidos foram submetidos a uma reação de abertura de anel e oxidação benzílica mediada por Pd(II). Após 2 etapas, concluímos a síntese dos dois enantiômeros análogos do DFP. A última parte deste trabalho consistiu no emprego do rearranjo de Curtius em adutos de MBH onde preparamos aciloínas, que ao serem tratadas com diferentes aminas, forneceram 1,2-amino-alcoóis em altas seletividades. A primeira estratégia foi aplicada na síntese do (+/-)-bupropion e a segunda estratégia permitiu a síntese diastereosseletiva da (+/-)-espisulosina / Abstract: This work explored the Morita-Baylis-Hillman (MBH) reaction. Mechanistic aspects are explored as well as the uses of its adducts as substrates for the synthesis of biologically active compounds. Using ESI-MS, we describe mechanistic studies of this reaction, intercepted and characterized intermediates under gas phase conditions. Using the same method, we re-evaluated the behavior of (thio)ureas as organocatalysts in the MBH reaction. In this work we propose a new mechanistic view for the role of (thio)ureas as Brønsted-acid catalysts in the MBH reaction. In the second part of this thesis, we used the MBH adducts to prepare substances with pharmaceutical properties. Thus, we synthesized a 4- fluorquinolone skeleton. As starting materials, we used MBH adducts from onitrobenzaldehyde. In particular, we studied one step of this synthesis, an intramolecular cyclization in presence of TFA. We used ESI-MS to intercept and characterize a new key intermediate for this reaction. After 4 steps, the antibiotic Norfloxacine was prepared. We also propose the enantioselective synthesis of DFP (5,5-dimethyl-3-(2- propoxy)-4-(4-methanesulfonylphenyl)-2-(5H)-furanone) analogues. We used a MBH adduct as a starting material, and after 3 steps we prepared an allylic alcohol derivative. This compound was then used in the asymmetric Sharpless epoxidation methodology. In the final steps, we used palladium to catalyze stereoselective ring opening and a sequential benzylic oxidation. After 2 steps, we concluded the synthesis of both enantiomers of the DFP analogues. In the last part of this work, we used the Curtius rearrangement on Morita- Baylis-Hillman adducts to prepare acyloins. They were treated with different types of amines to give diastereoselective 1,2-aminoalcohols. The first strategy was applied in the synthesis of the (+/-)-bupropion and the second was used in the diastereoselective synthesis of the (+/-)-spisulosine / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

No presente trabalho foram realizados estudos de regiosseletividade das reações de abertura de 2,3-epoxipropanoato de etila (1) utilizando diferentes nucleófilos de selênio e algumas dessas reações foram desenvolvidas com a adição do ácido de Lewis trifluoreto de boro dietil éter (BF3·Et2O). A abertura desse oxirano ao utilizar os nucleófilos MeSeMgCl e MeSeLi-BF3·Et2O ocorreu seletivamente no Carbono C-3 formando o composto de interesse (3-metilseleno 2-hidroxipropanoato de etila), já ao utilizar MeSeLi (em ausência ácido de Lewis) a abertura procedeu-se seletivamente no carbono C-2 formando 2-metilseleno-3-hidroxipropanoato de etila. A reação com o nucleófilo (Na[PhSeB(OEt)3]) levou à mistura desses regioisômeros. O ácido de Lewis BF3·Et2O em presença do selenolato levou a inversão de regiosseletividade da reação de abertura do epóxido 1 e a razão estequiométrica de BF3·Et2O adicionada ao meio reacional correspondeu, proporcionalmente, a porcentagem de obtenção do produto de abertura em C-3 (Tabela 1). Os resultados obtidos sugeriram que BF3·Et2O altera a nucleofilicidade do selenolato (RMN de 77Se) a partir de uma interação selênio-boro. A formação da ligação Se-B pode ocorrer com ou sem a liberação de fluoreto e esse mecanismo foi investigado por meio do emprego de uma sonda fluorescente seletiva desse haleto. O mecanismo dessas reações também foram investigados por cálculos teóricos, os quais mostram-se totalmente coerentes com os resultados experimentais. / In the present work was studied reactions of regioselective opening of 2,3-epoxyester using different selenolatos and some of this reactions were developed by adding Lewis acid BF3·Et2O. The opening reaction of this oxirane using the nucleofilms MeSeMgCl and MeSeLi-BF3·Et2O occurred selectively in carbon C-3 forming the compound of interest (ethyl 3-methylselene 2-hydroxypropanoato of ethyl), already using MeSeLi (in Lewis acid absence) the reaction was selectively on C-2 carbon to form ethyl 2-methylselene-3-hydroxypropanoate. The reaction with the nucleophile (Na[PhSeB(OEt)3]) formed a mixing of these regioisomers. The Lewis acid BF3·Et2O in presence of selenolate reverses the regioselectivity of opening epoxide (1) reaction and the stoichiometric value of BF3·Et2O added in the reaction corresponded proportionally with the percentage of C-3 product (Table 1). The results suggested that BF3·Et2O alters the nucleophilicity of selenolate (77Se NMR) from a selenium-boron interaction. Se-B bond formation may occur with or without fluoride release and this mechanism has been investigated by the use of a selective fluorescent probe of that halide. The mechanism of these reactions was also investigated by theoretical calculations, which are fully consistent with the experimental results.

Com o aumento da consciência global sobre os riscos do Aquecimento do Planeta e de suas possíveis causas ficou claro que é necessário desenvolver ou adaptar processos industriais de maneira a aproveitar dejetos como o CO2. Dentre as formas de se aproveitar o CO2, destaca-se a ciclo-adição aos epóxidos, com a formação de ciclocarbonatos. A reação é tecnologicamente interessante, pois ciclocarbonatos possuem diversas aplicações como solventes polares apróticos, eletrólitos e matéria prima para compostos como purinas, carbamatos, glicóis, policarbonato e outros. Para que a reação ocorra em tempo e condições viáveis, há a necessidade de se trabalhar com catalisadores. Foram reportados muitos catalisadores ao longo dos anos. Dentre os catalisadores mais comumente utilizados, destacam-se os sais orgânicos. Porém o estudo sobre modelos cinéticos e mecanismo de reação ainda carecem de mais atenção. Desta forma este trabalho propõe-se a estudar esta parte, através de experimentos cinéticos, modelos teóricos e cálculos de química quântica. Para isto escolheu-se estudar a ação catalítica do brometo de 1-propil-4-azo-1-azôniobiciclo[2,2,2]octano (P-DABCO) frente a um catalisador bem descrito na literatura, o brometo de tetrapropilamônio (TPA). / Nowadays mankind are becoming more aware about Global Warming risks and its possible causes. With that in mind, it is necessary to develop or to adapt industrial processes to use some wastes like CO2. One of the best strategies to utilize CO2 is to convert it to cyclic carbonate through cyclic addition reaction to epoxides. This reaction is important because cyclic carbonates have other useful applications. For example, they can be used as polar aprotic solvents, electrolytes and as starting material for other compounds like purine, carbamates, glycols, polycarbonate, among others. However, the cyclic addition reaction must be catalyzed so as to get the desired product in short possible time and under soft conditions. Many catalysts have been reported in the literature that can be used for the cyclic addition reaction, with the organic salts being very common ones. Most of these reports focus on the efficiency of the catalyst and little attention has been paid to the reaction kinetics models and reaction mechanisms. Thus, we intend to study this part. For this purpose, we will do kinetics experiments, theoretical models and quantum chemistry calculation. The 1-alkyl-4-aza-1-azaniabicyclo[2.2.2]octyl bromide was chosen to this work and will be compared with tetrapropylammonium bromide that is known in the literature.

Com o aumento da consciência global sobre os riscos do Aquecimento do Planeta e de suas possíveis causas ficou claro que é necessário desenvolver ou adaptar processos industriais de maneira a aproveitar dejetos como o CO2. Dentre as formas de se aproveitar o CO2, destaca-se a ciclo-adição aos epóxidos, com a formação de ciclocarbonatos. A reação é tecnologicamente interessante, pois ciclocarbonatos possuem diversas aplicações como solventes polares apróticos, eletrólitos e matéria prima para compostos como purinas, carbamatos, glicóis, policarbonato e outros. Para que a reação ocorra em tempo e condições viáveis, há a necessidade de se trabalhar com catalisadores. Foram reportados muitos catalisadores ao longo dos anos. Dentre os catalisadores mais comumente utilizados, destacam-se os sais orgânicos. Porém o estudo sobre modelos cinéticos e mecanismo de reação ainda carecem de mais atenção. Desta forma este trabalho propõe-se a estudar esta parte, através de experimentos cinéticos, modelos teóricos e cálculos de química quântica. Para isto escolheu-se estudar a ação catalítica do brometo de 1-propil-4-azo-1-azôniobiciclo[2,2,2]octano (P-DABCO) frente a um catalisador bem descrito na literatura, o brometo de tetrapropilamônio (TPA). / Nowadays mankind are becoming more aware about Global Warming risks and its possible causes. With that in mind, it is necessary to develop or to adapt industrial processes to use some wastes like CO2. One of the best strategies to utilize CO2 is to convert it to cyclic carbonate through cyclic addition reaction to epoxides. This reaction is important because cyclic carbonates have other useful applications. For example, they can be used as polar aprotic solvents, electrolytes and as starting material for other compounds like purine, carbamates, glycols, polycarbonate, among others. However, the cyclic addition reaction must be catalyzed so as to get the desired product in short possible time and under soft conditions. Many catalysts have been reported in the literature that can be used for the cyclic addition reaction, with the organic salts being very common ones. Most of these reports focus on the efficiency of the catalyst and little attention has been paid to the reaction kinetics models and reaction mechanisms. Thus, we intend to study this part. For this purpose, we will do kinetics experiments, theoretical models and quantum chemistry calculation. The 1-alkyl-4-aza-1-azaniabicyclo[2.2.2]octyl bromide was chosen to this work and will be compared with tetrapropylammonium bromide that is known in the literature.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-05-20T12:56:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Ayyaz-Mahmood.pdf: 9023674 bytes, checksum: beecc131e286e19ce6d03dec91f319d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T12:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Ayyaz-Mahmood.pdf: 9023674 bytes, checksum: beecc131e286e19ce6d03dec91f319d8 (MD5) Previous issue date: 2015-11-27 / Realizamos estudos do mecanismo, da seletividade e regiosseletividade da metilação de nitronatos [R1R2CNO2]− com CH3I, em que R1 = R2 = H (1), R1 = CH3 e R2 = H (2), R1 = R2 = CH3 (3); e R1 + R2 = c-(CH2)2 (4), usando método quântico ab initio MP2/CBS método e as teorias ADO e RRKM e simulações numéricas. As estruturas de todos os pontos estacionário no perfil da reação, incluindo os estados de transição, foram obtidas com sucesso e forneceram as energias de ativação (Δ‡) e de reacção (Δr) para todos os caminhos reacionais. Estas reações iniciam com a formação de complexo de reagente do tipo íon-molécula (RC@C ou RC@O) que se converte no respectivo complexo de produto (PC@C e PC@O), através do estado de transição (TS@C e TS@O) correspondente. As constantes de velocidade para a conversão do RC ao PC foram calculadas com a teoria RRKM. Ao contrário da proposta da literatura para o mecanismo de reação, a C-metilação é a via termodinâmica e cinética preferencial, com as seguintes seletividades: PC@C:PC@O = 89:11 (1), 97:03 (2-E), 97:03 (2-Z), 100:0 (3) e 100:0 (4). Isto é corroborado pela concordância qualitativa e quantitativa entre a ordem da reatividade calculada e experimental: 4 >> 3 > 2 > 1. A regiosseletividade para a C-alquilação é explicada pela maior exotermicidade desse canal de reação em comparação com a O-alquilação. O aumento da reatividade com o aumento do impedimento estérico ao redor do carbono central é explicado pelas diferenças de carácter sp3 deste átomo e pela diminuição da frequência vibracional associada à piramidalização ao redor deste átomo de carbono. Uma avaliação de funcionais híbridos- e duplo-híbrido DFT e do método MP2 para estas reações foi realizada a fim de verificar a confiabilidade e precisão destes métodos e sua utilização em modelagens similares. Os métodos mais precisos e robustos, que apresentam menor demanda computacional, foram M06- 2X and MP2 com as funções de base aug-cc-pVTZ-PP. A fim de revelar os efeitos solvente e do agente alquilante, a metilação do nitronato [MeCHNO2]− (2) com Me3O+ (oxônio) foi estudada em fase gás e em solução com o método B2PLYP/6-311+G(d,p). Os resultados mostraram regiosseletividade para a O-metilação em fase gás e principalmente em solução (diclorometano), o que concorda com os dados experimentais. Além disso, eles mostram que a regiosseletividade é fortemente dependente do agente alquilante (MeI vs. Me3O+). Este mesmo método foi utilizado para as reações [XC6H4CHNO2]− + MeCl (X = H, p-MeO, p-NO2) em fase gás e em solução (DMF). Os resultados em solução mostram uma pequena seletividade favorável à O-metilação, contudo, considerando que o agente metilante usado experimentalmente era o metil-p-bromobenzenossulfonato (MeOBS), o qual é muito mais reativo que o MeCl, é esperado que a utilização do MeOBS nas modelagens moleculares deva aumentar esta regiosseletividade para a O-metilação. / We performed a mechanistic, selectivity and regioselectivity study of methylation of nitronates [R1R2CNO2]− by CH3I in the gas-phase, where R1 = R2 = H (1), R1 = CH3 and R2 = H (2), R1 = R2 = CH3 (3); and R1 + R2 = c-(CH2)2 (4), using ab initio MP2/CBS method, ADO and RRKM theories and kinetics simulations. The structures of all stationary points, including transition states, were successfully obtained to provide energies of activation (Δ‡) and of reaction (Δr) for all reaction pathways. These reactions proceed with the formation of ion-neutral reactant complex (RC@C or RC@O) that is converted into the respective product complex (PC@C and PC@O) through the corresponding transition state (TS@C and TS@O). The rate constants for the conversion of RCs into PCs were calculated with the RRKM theory. Contrary to a previous proposal for the reaction mechanism, the C-methylation is the thermodynamics and kinetics preferred pathway with the following PC@C:PC@O selectivites 89:11 (1), 97:03 (2-E), 97:03 (2- Z), 100:0 (3), and 100:0 (4). This is corroborated by the agreement between the calculated and experimental reactivity trend 4 >> 3 > 2 > 1. The regioselectivity towards the C-alkylation is explained by the much larger exothermicity of this reaction channel compared to the Oalkylation. The increase of reactivity upon the increase of crowdedness of the central carbon atom is explained by differences of sp3 character at this atom and the decrease of the vibrational frequency associated with pyramidalization around this carbon atom. An assessment of hybrid- DFT functionals and MP2 method for these reactions was performed in order to ascertain the reliability of these methods for similar molecular modeling. The most accurate and robust methods, with the least computational demand, were M06-2X and MP2 with aug-cc-pVTZ-PP basis sets. In order to reveal the solvent and alkylating agent effects, the methylation reaction [MeCHNO2]− (2) + Me3O+ (oxonium) was studied in the gas-phase and in solution with B2PLYP/6-311+G(d,p) calculations. The results show regioselectivity towards O-methylation in the gas-phase and more significantly in solution (dichloromethane), which is in agreement with the experimental observation. In addition, it shows that the regioselectivity is highly dependent upon the reactivity of the alkylating agent (MeI vs. Me3O+). This same method was employed for the [XC6H4CHNO2]− + MeCl (X = H, p-MeO, p-NO2) reactions in the gas-phase and in solution (DMF). The results in solution show a slight regioselectivity towards O-methylation; however, considering that the methylating reagent used in the experiments was methyl pbromobenzenesulfonate (MeOBS), which is much more reactive than MeCl, it should thus be expected an increase of the calculated selectivity.

Orientador: Nelson Henrique Morgon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T17:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_JoseCarlosBarretode_M.pdf: 1046152 bytes, checksum: 5cac61f65804d91e30491970eb62e5a9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi analisar quatro mecanismos teóricos para a redução (em fase gasosa) do ácido acético a etanol. Foi empregado NaBH4 na presença de um eletrófilo (H2SO4). Todos os cálculos foram realizados com a teoria CBS-QB3 usando o programa Gaussian 98. Foi observado que esta metodologia teve sucesso em predizer afinidades por próton e por elétron em um custo computacional mais baixo. A comparação entre seis teorias (CBS-4M, CBS-QB3, G2(MP2), G3(MP2), G2 e G3) usando uma análise estatística através do valor médio, do desvio padrão e da raíz média quadrática, mostrou um desempenho melhor da teoria CBS-QB3 para obter as propriedades. Uma metodologia geral foi proposta baseada nos resultados teóricos para as propriedades estruturais (comprimento do ângulo e da ligação) e termodinâmicas (variação da energia livre e da entalpia). As estruturas obtidas para mínimo local e para estados de transição na superfície da energia livre foram analisadas, bem como a consideração de efeitos solventes com um modelo contínuo (PCM) / Abstract: The main objective of this work was to analyze four theoretical mechanisms to the reduction (in gas-phase) of acetic acid to ethanol. It was employed NaBH4 in presence of an electrophile (H2SO4). All the calculations were carried out at CBSQB3 method using the Gaussian 98 program. It was found that this methodology suceeds in predicting proton and electron anities at a lower computational cost. The comparison among six theories (CBS-4M, CBS-QB3, G2(MP2), G3(MP2), G2 and G3) using statistical analysis, evaluating average value, standard deviation and root-mean-square, showed a better performance of CBS-QB3 to obtain the properties. A general methodology was proposed based on the theoretical results of structural (angle and bond length) and thermodynamics (enthalpy and free energy variation) properties. Structures of minimum and transistion states on the free energy surface were analyzed, and the inclusion of solvent effects with a continuum model (PCM) / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

No presente trabalho foram realizados estudos de regiosseletividade das reações de abertura de 2,3-epoxipropanoato de etila (1) utilizando diferentes nucleófilos de selênio e algumas dessas reações foram desenvolvidas com a adição do ácido de Lewis trifluoreto de boro dietil éter (BF3·Et2O). A abertura desse oxirano ao utilizar os nucleófilos MeSeMgCl e MeSeLi-BF3·Et2O ocorreu seletivamente no Carbono C-3 formando o composto de interesse (3-metilseleno 2-hidroxipropanoato de etila), já ao utilizar MeSeLi (em ausência ácido de Lewis) a abertura procedeu-se seletivamente no carbono C-2 formando 2-metilseleno-3-hidroxipropanoato de etila. A reação com o nucleófilo (Na[PhSeB(OEt)3]) levou à mistura desses regioisômeros. O ácido de Lewis BF3·Et2O em presença do selenolato levou a inversão de regiosseletividade da reação de abertura do epóxido 1 e a razão estequiométrica de BF3·Et2O adicionada ao meio reacional correspondeu, proporcionalmente, a porcentagem de obtenção do produto de abertura em C-3 (Tabela 1). Os resultados obtidos sugeriram que BF3·Et2O altera a nucleofilicidade do selenolato (RMN de 77Se) a partir de uma interação selênio-boro. A formação da ligação Se-B pode ocorrer com ou sem a liberação de fluoreto e esse mecanismo foi investigado por meio do emprego de uma sonda fluorescente seletiva desse haleto. O mecanismo dessas reações também foram investigados por cálculos teóricos, os quais mostram-se totalmente coerentes com os resultados experimentais. / In the present work was studied reactions of regioselective opening of 2,3-epoxyester using different selenolatos and some of this reactions were developed by adding Lewis acid BF3·Et2O. The opening reaction of this oxirane using the nucleofilms MeSeMgCl and MeSeLi-BF3·Et2O occurred selectively in carbon C-3 forming the compound of interest (ethyl 3-methylselene 2-hydroxypropanoato of ethyl), already using MeSeLi (in Lewis acid absence) the reaction was selectively on C-2 carbon to form ethyl 2-methylselene-3-hydroxypropanoate. The reaction with the nucleophile (Na[PhSeB(OEt)3]) formed a mixing of these regioisomers. The Lewis acid BF3·Et2O in presence of selenolate reverses the regioselectivity of opening epoxide (1) reaction and the stoichiometric value of BF3·Et2O added in the reaction corresponded proportionally with the percentage of C-3 product (Table 1). The results suggested that BF3·Et2O alters the nucleophilicity of selenolate (77Se NMR) from a selenium-boron interaction. Se-B bond formation may occur with or without fluoride release and this mechanism has been investigated by the use of a selective fluorescent probe of that halide. The mechanism of these reactions was also investigated by theoretical calculations, which are fully consistent with the experimental results.