abstract: Humanity’s demand for energy is increasing exponentially and the dependence on fossil fuels is both unsustainable and detrimental to the environment. To provide a solution to the impending energy crisis, it is reasonable to look toward utilizing solar energy, which is abundant and renewable. One approach to harvesting solar irradiation for fuel purposes is through mimicking the processes of natural photosynthesis in an artificial design to use sunlight and water to store energy in chemical bonds for later use. Thus, in order to design an efficient energy conversion device, the underlying processes of the natural system must be understood. An artificial photosynthetic device has many components and each can be optimized separately. This work deals with the design, construction and study of some of those components. The first chapter provides an introduction to this work. The second chapter shows a proof of concept for a water splitting dye sensitized photoelectrochemical cell followed by the presentation of a new p-type semiconductor, the design of a modular cluster binding protein that can be used for incorporating catalysts, and a new anchoring group for semiconducting oxides with high electron injection efficiency. The third chapter investigates the role of electronic coupling and thermodynamics for photoprotection in artificial systems by triplet-triplet energy transfer from tetrapyrroles to carotenoids. The fourth chapter describes a mimic of the proton-coupled electron transfer in photosystem II and confirms that in the artificial system a concerted mechanism operates. In the fifth chapter, a microbial system is designed to work in tandem with a photovoltaic device to produce high energy fuels. A variety of quinone redox mediators have been synthesized to shuttle electrons from an electron donor to the microbial system. Lastly, the synthesis of a variety of photosensitizers is detailed for possible future use in artificial systems. The results of this work helps with the understanding of the processes of natural photosynthesis and suggests ways to design artificial photosynthetic devices that can contribute to solving the renewable energy challenge. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Chemistry 2015

L'objectif de ce travail est la mise au point de réactions de chimie « click » fluorogéniques permettant le développement de nouveaux outils chimiques et/ou la conception d'édifices bioactifs par l'assemblage des sous-unités fonctionnalisées en présence de la cible biologique. La cycloaddition 1,3-dipolaire des ylures de pyridinium a ainsi été réalisé en conditions physiologiques (H2O, pH neutre, TA), pour la mise en œuvre de réactions de couplages pouvant être biocompatibles. En effet, les ylures de pyridinium ont l'avantage d'être facilement générés in situ à partir des sels correspondants et de mener régiosélectivement, sans catalyseur métallique, à des indolizines fluorescentes après cycloaddition. Pour cela, la synthèse et la réactivité des différents partenaires de la cycloaddition ont été étudiés, tout comme l'optimisation des conditions expérimentales. Tout d'abord, deux types de dipolarophiles se caractérisant par leur caractère déficient en électrons, ont été sélectionnés: les dérivés de l'acide propiolique (amides et esters) obtenus selon une synthèse biocatalysée utilisant les lipases (CAL B), et les alcynes conjugués à des structures hétérocycliques (quinoléine, pyridine). Concernant le dipôle, à partir d'une petite famille de sels de pyridinium (diversement fonctionnalisés) ou de cycles apparentés, l'influence de la nature et de la position des substituants a été évaluée au niveau du pKa, de la réactivité (selon une réaction modèle faisant intervenir le propiolate d'éthyle), et de la fluorescence du cycloadduit. Les résultats expérimentaux, complétés par une approche de chimie théorique, ne nous permettent pas à ce jour d'expliquer la très bonne réactivité à température ambiante des dipôles portant un groupement électro-attracteur en position 4 du sel de pyridinium (sélection des sels de cyano- et acétyl-pyridinium pour nos applications). Enfin, la fonctionnalisation des précurseurs a été effectuée par l'introduction de diverses fonctions réactives dont des amides, pour obtenir une réaction de chimie « click » facilement applicable et généralisable. La preuve de concept est en cours de réalisation au laboratoire, avec la synthèse de molécules dimériques dérivées de la tacrine, pour la conception d'inhibiteurs de l'acétylcholinestérase. La seconde application porte sur la post-fonctionnalisation des indolizines et la synthèse de structures trimériques (plateforme d'assemblage fluorescente) / In the course of investigations aimed at designing fluorescent metal-free click ligations for application in bioconjugation and drug design, we turned our attention to the use of azomethine-ylides as dipoles for [3+2] cycloadditions. In this regard, pyridinium-ylides, generated in situ from suitable pyridinium salts, are of great interest due to their good reactivity with activated alkynes, such as propiolic acid derivatives or conjugated alkynes. In addition, the corresponding fluorescent indolizines are formed in a regioselective manner and any catalyst is required. From the outset, we defined a specific set of requirements for these ligations, most notably that they be biocompatible (i.e. physiological conditions, pH 7, room temperature) and that the starting reagents could be readily functionalized with the reporter group(s) or biomolecule(s) of choice. To this end, we screened a series of pyridinium salts as suitable 1,3-dipoles. The reactivity patterns observed correlate well with the pKa of the pyridinium (ylide formation) and with the electron-withdrawing character of the pyridinium ring substituent. This enabled us to identify the 4-acetyl and 4-cyano pyridinium salts suitable for ligation with propiolic esters and amides in the desired biological conditions. The synthetic strategies used to prepare the “two partners” for this [3+2] cycloaddition are described, and our preliminary results on their applications as “click” reactions are reported in particular the formation of heterodimeric tacrine derivatives (acetylcholinesterase inhibitors) or the design of fluorescent tripodal scaffold useful in chemical biology.

Uma série de β-enamino ésteres foi submetida a reações de iodociclização ou lactonização mediada por iodo, fornecendo como produtos iodo-β-enamino ésteres cíclicos ou β-enamino lactonas, respectivamente. Os iodo-β-enamino ésteres cíclicos obtidos foram submetidos a reações de desidroiodação, fornecendo os correspondentes produtos de eliminação de HI a partir de iodociclos de cinco membros, e ciclopentanos trissubstituídos, a partir de anéis de seis membros. Esta última reação ocorreu por substituição nucleofílica intramolecular, em vez da esperada reação de desidroiodação. O efeito do N-substituinte, nestas reações, foi estudado para uma série de N-alquil e N-aril derivados, fornecendo dados que possibilitaram uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos. As β-enamino lactonas foram obtidas em baixos rendimentos, devido à formação de subprodutos decorrentes da poliiodação do substrato, e mostraram-se resistentes à redução da dupla ligação carbono-carbono por uma série de métodos testados. Um estudo de análise conformacional dos compostos bicíclicos nitrogenados também foi efetuado, através de dados espectroscópicos de RMN-1H e RMN-13C, com o auxílio de cálculos de mecânica molecular e semi-empíricos. Concluiu-se que em função do N-substituinte os biciclos adotam diferentes conformações preferenciais, o que altera significativamente seus perfis espectroscópicos. / A series of acyclic β-enamino esters was submitted to iodocyclization reactions or to iodine-mediated lactonization, leading to the corresponding cyclic iodo-β-enamino esters or β-enamino lactones. Dehydroiodination of the five-membered ring enamino esters furnished pyrrole, tetrahydroindole and hexahydroindole derivatives, under basic or neutral conditions. The six-membered ring enamino esters, when submitled to treatment with triethylamine, gave rise to trisubstituted cyclopentanes. This transformation occurred through an intramolecular nucleophilic substitution, instead of the expected dehydroiodination reaction. The effect of the N-substituent in these reactions was studied for a series for N-alkyl and N-aryl derivatives. The β-enamino lactones were obtained in poor yields, due to the poliiodination of the substrates, and showed to be resistent to reduction of the carbon-carbon double bond under several conditions. A study of conformational analysis of the bicyclic β-enamino esters was undertaken, using 1H-NMR and13C-NMR data, molecular mechanics and semi-empirical methods. From this study, it was observed that the bicyclic compounds adopt different conformations depending upon the N-substituent.

A presente dissertação tem por objetivo o estudo de interações eletrônicas entre o grupo carbonila e o átomo de enxofre em α em alguns alquiltio-tioacetatos de etila (I a,b,c,d,e) ainda não descritos na literatura.RSCH2COSEt I R=C3H7 (a); C4H9 (b); (CH3)2CHCH2 (c); (CH3)2CH (d); (CH3)3C (e) É apresentado um apanhado bibliográfico sôbre a transferência de carga que ocorre intramolecularmente, no espaço, nos compostos carbonílicos contendo na molécula uma dupla etilênica, um átomo de nitrogênio, enxôfre ou selênio. Êle demonstra que a posição relativa dos grupos tem grande importância na interação eletrônica existente. São descritas as sínteses e as caracterizações dos cinco alquiltio-tioacetatos de etila (I a,b,c,d,e). São apresentadas as medidas no infravermelho e ultravioleta dêstes mesmos compostos. Os espectros no infravermelho demonstram um deslocamento da banda de carbonila para frequências menores de aproximadamente 16 cm-1, em relação à dos tioésteres não substituídos. Os espectros no ultravioleta, medidos em n-hexano, não são superposições dos espectros de tioésteres e tioéteres, desde que contêm uma banda larga, em aproximadamente 290 mµ (log ε ~ 2,6) que é ausente nestas duas classes de compostos. São, também, descritas as tentativas de obter uma inforomação sôbre a natureza da banda de absorção no ultravioleta pelas medidas em solventes polares. Porém, tanto o emprêgo de solventes próticos como apróticos não permitiu perceber qualquer deslocamento da ,banda de absorção, fato este que se deve, principalmente, a dificuldade de se determinar os máximos de absorção. Os resultados espectroscópicos obtidos no presente trabalho estão de acôrdo com os obtidos, anteriormente, pelo grupo orientado pela Profª. Wladislaw, para compostos semelhantes ( I; R = C2H5 ou CH2C6H5). O fato de não se observar qualquer deslocamento da banda de absorção no ultravioleta em t-butiltio-tioacetato de etila (Ie) em relação aos outros alquiltio-derivados permite concluir que o aumento da densidade eletrônica no enxôfre pelo efeito indutivo dos grupos metila não tem influência sobre a interação eletrônica ocorrente nêstes compostos. São apresentadas três possíveis conformações dos compostos estudados e sugeridas as prováveis transições eletrônicas que posSam ocorrer em cada uma delas. A possibilidade de decisão entre estas transições pelo estudo de compostos com as conformações fixas é aventada. / Abstract not available.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1184422 bytes, checksum: 56521c8dc1a4b653a33439e6a3669b8c (MD5) Previous issue date: 2010-12-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The scientific community has great interest in synthetic heterocyclic compounds because of the possibilities that these compounds contain several different biological properties. The structural changes in the imidazolidine ring may modify its chemical and physical properties, and produce biological effects with a variety of useful applications. The aim of this study was to obtain a series of hydantoins with biological activities, in which 16 derivatives synthesized. The compounds were obtained in three stages: first, we made the reaction of sodium cyanide, ammonium chloride and aromatic aldehydes in order to be replaced, followed by acid hydrolysis in order to create the Amino acids Derived of Glycine (Strecker synthesis). In the second stage, we made the reaction of the amino acids prepared with phenylisocyante and / or phenilisotiocianate followed by acid hydrolysis to form the imidazolidine derivatived and Thioimidazolidinics (HPA-03, HPA-04, HPA-05, HPA-08, HPA-09, HPA -10, 11- HPA, HPA-14). In the third and final stage, we made the reaction of the imidazolidine derivatives obtained with benzoyl chloride and / or 4-chloro benzoyl. We obtained the following compounds: IM-01, IM-02, IM-03, IM-04, IM-05, IM-06, MI-07 and MI-08. There was no any information in literature about these compounds. The structures of the synthesized compounds were characterized by the Infrared Absorption Spectroscopy and Nuclear Magnetic Resonance of Hydrogen and Carbon. Two compounds were analyzed in the central nervous system. The compound 5 - (4-etilfenil)-3-phenylimidazolidine- 2 , 4-dione (HPA-10) did not present any action in the central nervous system, and the compound 5 - (4-isopropyl)-3-phenyl-imidazolidine- 2,4-dione (HPA- 14) presented some action in the central nervous system. / A comunidade científica tem bastante interesse nos compostos heterocíclicos sintéticos devido às possibilidades existentes nesses compostos de apresentar várias propriedades biológicas diferentes. Modificações estruturais no anel imidazolidínico podem alterar suas propriedades químicas, físicas e produzir efeitos biológicos com uma grande variedade de aplicações úteis. O objetivo desse trabalho foi à obtenção de uma série de hidantoínas com atividades biológicas úteis, dezesseis derivados foram sintetizados. Os compostos foram obtidos em três etapas: na primeira, fez-se reagir cianeto de sódio, cloreto de amônio e aldeídos aromáticos para substituídos, seguido de hidrólise ácida para a formação dos aminoácidos derivados da glicina (síntese de Strecker). Na segunda etapa, fez-se a reação dos aminoácidos preparados com fenilisocianato e/ou fenilisotiocianato seguido de hidrólise ácida formando os derivados imidazolidínicos e tioimidazolilidínicos (HPA-03, HPA-04, HPA-05, HPA-08, HPA-09, HPA-10, HPA-11, HPA-14). Na terceira e ultima etapa fez-se a reação dos derivados imidazolidínicos obtidos com os cloretos de benzoíla e/ou 4-cloro benzoíla. Foram obtidos os seguintes compostos: IM-01, IM-02, IM-03, IM-04, IM-05, IM-06, IM-07 e IM-08. Não foram encontrados relatos na literatura sobre esses compostos. As estruturas dos compostos sintetizados foram caracterizadas através da espectroscopia de absorção no IV, de RMN de 1H e RMN de 13C. Dois compostos foram submetidos à análise no sistema nervoso central. O composto 5-(4-etilfenil)-3-fenil-imidazolidina-2,4-diona (HPA-10) não apresentou ação no sistema nervoso central, e o composto 5-(4-isopropil)-3-fenilimidazolidina- 2,4-diona (HPA-14) apresentou ação no sistema nervoso central.

As cumarinas são estruturas interessantes aos olhos da química medicinal, apresentando diversas atividades biológicas sobre os mais variados alvos. Neste trabalho, em um primeiro momento, realizamos a extração com CO2 em meio supercrítico das cumarinas de Pterocaulon balansae, planta nativa do Rio Grande do Sul que apresenta em sua composição grandes quantidades destes compostos. A extração com CO2 supercrítico apresentou rendimentos satisfatórios em massa de sete cumarinas previamente descritas para estas espécies. Dentre estes se destacam os compostos majoritários 7-(2,3-epoxi-3-metil-3-butiloxi)-6-metoxicumarina e 5,6-dimetoxi-7-(2’,3’-epoxi-3-metilbutiloxi) cumarina. Realizamos também a síntese de 4-metilcumarinas através de reação de Pechmann, obtendo o composto LaSOM 77 (7-hidroxi-4-matilcumarina) com excelentes rendimentos, onde realizamos uma diversificação estrutural através da adição de um linker e posteriormente a síntese de triazóis através de “Click Chemistry”. Para tanto, utilizamos uma biblioteca de 35 alcinos disponíveis comercialmente e outros 3 sintetizados em nosso laboratório. Sendo assim, obtivemos uma biblioteca de 38 híbridos cumarina-triazol que apresentaram excelentes rendimentos, em tempos reacionais que variaram entre 20 e 50 minutos de reação sob irradiação de microondas. Os testes biológicos preliminares frente a linhagens cancerígenas indicaram que os compostos sintetizados apresentam potencial utilização como anticancerígenos, sendo ativos frente a linhagens celulares de câncer de pulmão, fígado e mama, apresentando baixa toxicidade em células sadias. A partir das investigações teóricas e experimentais relacionadas à este trabalho foi produzido um artigo de revisão, intitulado “New insights into the chemistry and antioxidante activity of coumarins” está aceito pelo periódico Current Topics in Medicinal Chemistry. / Coumarins are interesting structures for the medicinal chemistry, because present several biological activities. At first, we performed the supercritical CO2 extraction from Pterocaulon balansae, a plant native from Rio Grande do Sul, which has in its composition large amounts of these compounds. The extraction with supercritical CO2 showed satisfactory yields of seven coumarins previously described for this species. Among these compounds the coumarins 7-(2,3-epoxy-3-methyl-3-butyloxy)-6-methoxycoumarin e 5,6-dimethoxy-7-(2’,3’-epoxy-3-methylbutyloxy) coumarin are the majority compunds. We also performed the synthesis of 4-methylcoumarins using Pechmann reaction, obtaining the compound LaSOM 77 (7-hydroxy-4-methyl-coumarin) in excellent yield and perfomed the structural diversification trougth the addition of a linker and subsequentely synthesis of 1,2,3-triazoles by Click Chemistry. Therefore, was used a colection of 35 commercialy available alkynes and other 3 synthesized in our laboratory to obtain a colection of 38 coumarin-triazole hybrids in excellent yields and time of reaction ranging betwenn 20 and 50 minutes under microwave radiation. Preliminary biological tests against cancerous strains indicated that the synthesized compounds have potential use as anticancer agents against cell lines of lung, liver and breast cancer. From the theorical and experimental data from this work, one review paper was produced: The article is intitled “New insights into the chemistry and antioxidante activity of coumarins” is accepted to the journal "Current Topics in Medicinal Chemistry".

2,6-Disubstituted spiro[3.3]heptanes were synthesized to investigate and develop synthetic methods for preparation of these compounds. Possibilities for introducing different functionalities like nitriles and sulfonamides were also investigated.   Synthetic routes presented describe successive [2+2] cycloadditions between dichloroketene and olefins to give the sought after spiro compounds with low to moderate yields throughout the multi-step synthesis. [2+2] Cycloadditions offered low turnovers and chromatography was required for purification.   A synthetic route with cyclisations through double substitution reactions between di-electrophiles and di-nucleophiles resulting in a 2,6-disubstituted spiro[3.3]heptane is also described. This multi-step synthesis offered higher turnover and yields and often there was no need for purification through chromatography.

Esta tese é composta de estudos realizados com a finalidade de encontrar condições experimentais e gerar informações confiáveis que possam ser utilizadas em síntese de peptídeos mediada por lipases. Inicialmente, foram caracterizadas por eletroforese do tipo PAGE-SDS e medida de atividade em óleo de oliva duas lipases purificadas de Candida cylindracea (CCL) e duas pancreáticas suínas, purificada (pPPL) e bruta (cPPL). As CCLs apresentaram atividades lipásicas e graus de purezas superiores às PPLs. Dentre os contaminantes das PPLs, foram identificadas a tripsina e a α-quimotripsina (α-QT). Em seguida, foi realizado um estudo sistemático da síntese do dipeptídeo modelo Ac-Tyr-Gly-NH2. A melhor condição experimental encontrada foi: mistura de n-hexano/tampão Tris-HCl, 0,5M, pH 8,0, (80/20,v/v), 50mg/mL de cPPL, 0,05M de Ac-Tyr-OEt, 0,5M de Gly¬NH2, 37°C e agitação de 300 rpm, que forneceu rendimento de ~90 % em 5 min de reação. Porém, nesta condição foi observada a hidrólise secundária do produto formado, a qual foi extinta pelo tratamento da cPPL com um inibidor específico de α-QT. A condição otimizada de síntese de Ac-Tyr-Gly-NH2 também se mostrou adequada à preparação de Z¬Asp-Gly-NH2 a partir de Z-Asp-OMe e de Gly-NH2. Quando se estudou a influência da percentagem de n-hexano na eficiência da formação de ligação peptídica, ela também foi a melhor condição. Tendo escolhido a lipase e o meio reacional, iniciou-se um estudo sistemático da hidrólise do éster de onze Z-aminoácidos-OMe, o qual visou gerar informações que possibilitassem prever quais aminoácidos deveriam compor o doador de acila esterificado a ser empregado em síntese de peptídeos catalisada por cPPL. A ordem de preferência desta preparação enzimática na hidrólise de ésteres dos Z-aminoácidos-OMe testados foi a seguinte: (Lys, Arg e His)>(Phe e Tyr)>(Asp, Glu, Gln, Ser, Thr e Leu). Também foi estudada a influência da natureza do éster e do protetor de grupo α-amino na hidrólise de ésteres de Nα-acil-Asp ou -Glu. A cPPL preferiu hidrolisar o éster benzílico de Z ou Boc-Asp e de Z-Glu. Em algumas incubações para a hidrólise do éster de Z-aminoácidos-OMe foi observada uma reação secundária com possível aplicação na química de peptídeos: a remoção do grupo Z com formação do aminoácido livre correspondente. Esta ocorreu mesmo quando a tripsina e a α-QT foram inibidas irreversivelmente. Assim, Z-aminoácidos foram incubados com a cPPL e os resultados obtidos demonstraram que ela foi capaz de remover o grupo Z de onze deles com velocidades iniciais que obedecem a seguinte ordem: Tyr>Phe>Ser>Gln>Lys>His>Trp>Leu>Met>Arg>Ile. A remoção em questão também foi observada quando o dipeptídeo Z-Gly-Phe foi incubado em presença de cPPL. A formação de glicina no meio reacional decorreu da hidrólise da ligação peptídica. Sumarizando, as contribuições mais relevantes deste trabalho são: 1) a proposição inédita de um sistema bifásico para a formação da ligação peptídica catalisada por cPPL; 2) a demonstração inequívoca da presença de tripsina e α-QT e a sugestão de contaminação por carboxipeptidase A na cPPL. Estes contaminantes podem contribuir para a eficiência das sínteses de peptídeos catalisadas por esta preparação enzimática; 3) a constatação de que apesar de mais impura, a cPPL catalisou mais eficientemente do que as CCLs a formação de ligação peptídica via aminólise de ésteres; 4) a obtenção de resultados de um estudo sistemático de hidrólise de ésteres de Z-aminoácidos que podem auxiliar na escolha de doadores de acila a serem usados em sínteses de peptídeos catalisadas por cPPL; 5) a observação inédita de remoção do grupo Z de alguns Z-aminoácidos em presença de cPPL que indicou a possibilidade de novas aplicações desta preparação enzimática em química de peptídeos e, provavelmente, em síntese orgânica. / This work aimed to determine experimental conditions and reliable information to be used in peptide synthesis mediated by lipases. Thus, two Candida cylindracea lipases (CCL) and two porcine pancreatic lipases, a purified (pPPL) and a crude (cPPL), were characterized by PAGE-SDS electrophoresis and activity in olive oil. CCLs presented higher purities and enzymatic activities than PPLs. Trypsin (T) and α-chymotrypsin (α¬CT) were identified among the cPPL contaminants. A systematic investigation of Ac-Tyr¬Gly-NH2 was then performed using the CCLs, the PPLs and several experimental conditions. The best combination was: 0.05M Ac-Tyr-OEt, 0.5M Gly-NH2, 50mg/mL cPPL, mixture of n-hexane/Tris-HCl buffer 0.5M, pH 8.0, (80/20,v/v), temperature of 37176;C, shaking at 300 rpm (yield near 90% in 5 min of reaction). As secondary hydrolysis occurred in long-lasting reactions, cPPL was treated with the irreversible inhibitor of α-CT and had the amidase activity extinguished. The optimized synthesis conditions were also suitable for the preparation of Z-Asp-Gly-NH2. When the effect of the n-hexane content on coupling efficiency was examined, those were confirmed as the best conditions to be used. A further systematic investigation aiming to determine which esterified Nα-acyl-amino acids are good substrates for cPPL was then conducted using Z-amino acids-OMe. The results obtained in the monitoring of the ester hydrolysis indicated the following preference: (Z-Lys-OMe, -Arg-, -His-)>(Z-Phe-OMe, Tyr-)>(Z-Asp-OMe, -Glu-, -Gln-, ¬Ser-, -Thr-, Leu-). The natures of the ester and N-protecting group influenced the ester hydrolyses of Nα-acyl-Asp and Glu. The best substrates were Z or Boc-Asp-OBzl and Z-Glu-OBzl. Surprisingly, Z-group removal occurred in a few ester hydrolysis reactions since the resulting Z-amino acids were consumed and the corresponding free amino acids were formed. This unexpected reaction was not avoided when cPPL was treated with irreversible inhibitors of T or of α-QT. Incubation of cPPL with 11 of the 20 Z-amino acids tested gave Z-group removal initial rates that followed the order: Tyr>Phe>Ser>Gln>Lys>His>Trp>Leu>Met>Arg>Ile. In the presence of cPPL the Z-group was also removed from the dipeptide Z-Gly-Phe. Interestingly, free Gly was also detected in the reaction medium. In summary, the most relevant contributions of the present work are: 1) the proposal of a biphasic solvent system suitable for peptide bond formation catalyzed by cPPL; 2) the unequivocal demonstration that T and α-QT are contaminants of cPPL and the suggestion that carboxypeptidase A can also be present in it (all of them may interfere in the efficiency of peptide formation catalyzed by cPPL); 3) the verification that, although impure, cPPL catalyzed dipeptide synthesis more efficiently than the CCLs; 4) the performance of the first systematic study of ester hydrolysis of Z-amino acids catalyzed by cPPL; 5) the observation of Z group removal during some Z-amino acid ester hydrolyses catalyzed by cPPL and the confirmation that this is also feasible for some Z¬amino acids and a Z-dipeptide.

Orientador: Carlos Roque Duarte Correia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:54:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moro_AngelicaVenturini_D.pdf: 11686142 bytes, checksum: b58d89c20ca896f67ba31310774b3fb0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho foi centrado na arilação de Heck de diferentes olefinas com sais de diazônio e a aplicação dos produtos arilados na síntese de ligantes quirais, produtos naturais e análogos. Nos estudos envolvendo arilação de Heck de estirenos com sais de diazônio foi desenvolvida uma metodologia eficiente, curta, régio- e estereosseletiva para a síntese do resveratrol, do DMU-212 e de análogos. Na reação de Heck de ésteres alílicos com sais de diazônio uma alta quimio-, regio- e estereosseletividade foi obtida. Os ésteres alílicos arilados foram sintetizados em altos rendimentos e com retenção do tradicional grupo de saída. Também foi possível a arilação de ésteres alílicos cíclicos, que foram utilizados na síntese total de kavalactonas naturais. A síntese total da (-)-isoaltolactona foi realizada com sucesso em 12 etapas com 13 % de rendimento global. A etapa-chave envolveu uma reação de Heck altamente estereosseletiva entre o sal de fenildiazônio e diidrofurano quiral. O grupo fenila introduzido diastereosseletivamente teve papel crucial no direcionamento dos demais centros estereogênicos da molécula. Nos estudos visando a síntese da aza-altolactona, dificuldades inesperadas foram encontrados em algumas etapas, em especial na oxidação de álcoois a aldeídos pelo uso de protocolos tradicionais. Esses problemas foram contornados pela alteração da rota sintética, entretanto novos problemas na etapa de lactonização impediram a obtenção da aza-altolactona, até o momento. Novos aminoálcoois quirais foram sintetizados pela arilação de enecarbamatos com sais de diazônio. Esses compostos foram empregados como ligantes quirais na arilação catalítica assimétrica de aldeídos e levaram aos diarilmetanóis em altos rendimentos e excessos enantioméricos. / Abstract: The present work was centered in the Heck arylation of several olefins with diazonium salts and application of the arylated products in the syntheses of chiral ligands, natural products and analogues. In studies involving the Heck arylation of styrenes with diazonium salts an efficient, short, regio- and stereoselective synthesis of resveratrol, DMU-212 and analogues was developed. In the Heck reaction of allylic esters with diazonium salts high chemo-, regio- and stereoselectivity was obtained. The arylated allylic esters were synthesized in high yields and with retention of the traditional leaving group. Moreover, the arylation of cyclic allylic esters was developed, and the products were used in the total synthesis of natural kavalactones. The total synthesis of (-)-isoaltholactone was successfully accomplished in 12 steps in 13 % overall yield. The key-step involved highly stereoselective Heck arylation between the phenyldiazonium salt and chiral dihydrofuran. The phenyl group was introduced with high diastereoselectivity and had a crucial role in directing the formation of the remaining stereocenters of the molecule. In the studies towards the synthesis of aza-altholactone, unexpected difficulties were found in some steps, particularly in the oxidation of alcohols to aldehydes by traditional protocols. These problems were circumvented by changing the synthetic route, but additional problems were found in the lactonization and hampered the obtention of the aza-altholactone, until the present moment. New chiral amino alcohols were synthesized by arylation of enecarbamates with diazonium salts. These compounds were used as chiral ligands in the catalytic asymmetric arylation of aldehydes and the diarylmethanols were prepared in high yields and enantiomeric excesses. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Luiz Carlos Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:04:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_SavioMoita_D.pdf: 9633814 bytes, checksum: c4c7b0ac3175d0a710829278dbc19423 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As reações aldólicas com enolatos de boro de metilcetonas quirais contendo o protetor p-metóxi- benzilideno cetal (105 e 106) levaram a obtenção do diastereoisômero com indução 1,5-anti em boas seletividades. A avaliação do processo de dupla-diastereosseletividade da metilcetona 105 mostrou que existe uma influência parcial por parte do aldeído no nível de seletividade. Reações aldólicas com metilcetonas acíclicas 1,2-syn-dissubstituídas contendo os grupos protetores PMB (108) e TBS (107) levaram ao isômero 1,5-anti em baixa seletividade. O emprego das metilcetonas contendo a relação 1,2-anti entre os seus estereocentros mostrou baixos níveis de indução 1,5-anti para a metilcetona 109 e 1,5-syn, para a metilcetona 110, eliminando a possibilidade de competição entre as induções 1,4-syn e 1,5-anti. Com o objetivo de compreender os fatores que controlam a reação aldólica, outros estudos estão em andamento no nosso grupo de pesquisas. / Abstract: We report herein that good to excellent levels of 1,5-anti stereoinduction are obtained in boron enolate aldol reactions of 1,2-syn -alkoxy methyl ketones with achiral aldehydes, when the b-alkoxy protecting group is part of a benzylidene ketal. The strong internal stereoinduction of the b-alkoxy stereocenter of the boron enolates dominates the overall stereochemical outcome of the corresponding aldol addition reactions, leading to the 1,5-anti products with good levels of diastereoselectivities. Even with the use of acyclic a-methyl-b-alkoxy methyl ketones, the b-stereocenter plays a dominant role in determining the sense of 1,5-anti asymmetric induction, although lower levels of diastereoselectivities were obtained. Due to the lower energy difference observed between transition states, it looks like a mismatched relationship case as a competition between 1,4-syn induction from the a-methyl stereocenter and 1,5-anti induction from the b-alkoxy stereocenter. The results showed a predominance of 1,5-induction in competition with 1,4-induction. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências