Objetivos: Los objetivos planteados para esta tesis han sido la síntesis y caracterización de nuevos alquinil complejos y carbenos N-Heterocíclicos (NHC) de oro(I), así como la utilización de algunos de estos complejos como metalaligandos en reacciones de ensamblaje de nuevos complejos heteronucleares. También nos planteamos llevara a cabo estudios estructurales de los nuevos complejos preparados, así como estudios de su comportamiento en disolución, y sus propiedades fotofísicas. Metodología: En primer lugar, se ha llevado a cabo la síntesis de nuevos alquinil complejos y carbenos N-Heterocíclicos de oro(I) utilizando métodos sintéticos estándar, aunque también hemos desarrollado nuevos métodos de síntesis de alquinil NHC complejos de oro(I). Para llevar a cabo el estudio del autoensamblaje de complejos heteronucleares, hemos utilizado alquinil complejos de oro(I) funcionalizados con grupos 2,2'-bipiridilo o 2,2':6',2"-terpiridilo previamente descritos por nuestro grupo de investigación, así como otros nuevos diseñados especialmente para dichos estudios. Los nuevos complejos preparados han sido caracterizados mediante análisis elemental, espectroscopia infrarroja (IR), espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR) y espectrometría de masas (MS), así como por difracción de rayos X en monocristal, en aquellos casos en que ha sido posible. También se ha realizado un estudio de sus propiedades quirópticas por espectroscopia de dicroísmo circular, y de sus propiedades fotofísicas mediante espectroscopia electrónica de absorción o emisión. Resultados o Conclusiones: Se han sintetizado y caracterizados nuevos alquinil complejos de oro(I) derivados de la 4- y la 5-etinil-2,2'-bipiridina. Estos complejos incluyen complejos mononucleares con ligandos fosfina o isonitrilo, complejos dinucleares con ligandos difosfina o dicarbeno puente, y un complejo aniónico con dos unidades bipiridilo. Los primeros dialquinilos de oro(I) con ligandos carbenos N-Heterocíclicos (NHC) han sido preparados mediante tres métodos distintos, dos de los cuales han sido utilizados por primera vez para la síntesis de NHC complejos de oro(I). Del estudio de las propiedades fotofísicas se ha concluido que los complejos dinucleares (cloro)NCH de oro(I) preparados son luminiscentes a temperatura ambiente en estado sólido y sus emisiones son similares a las observadas en sus análogos mononucleares. Mientras que la mayoría de los dialquinil complejos de oro(I) son luminiscentes a temperatura ambiente tanto en estado sólido como en disolución, en particular aquellos derivados de aril- o heteroaril alquinos. De las reacciones de ensamblaje con ligandos monoalquinílicos derivados de la etinilbipiridina se han obtenido mezclas en equilibrio de los isómeros fac y mer de los complejos pseudooctaédricos donde tres ligandos se coordinan a un mismo metal. En algunos casos se ha observado una dependencia anómala del equilibrio con el disolvente que se ha explicado como consecuencia de la formación de dímeros fac,fac y de efectos de solvatación. Por otro lado, cuando los metalaligandos con dos unidades oro-etinil-bipiridina conectadas por una difosfina reaccionan con Fe(II), Zn(II) o Co(II), se obtienen complejos de tipo helicato triple selectivamente. La diasteroselectividad del proceso de autoensamblaje se ha estudiado en las reacciones de Fe(II) con metalaligandos quirales, y la configuración absoluta de los principales diastereoisómeros ha sido determinada por espectroscopia de dicroísmo circular. Además los nuevos helicatos de zinc(II) emiten en estado sólido y en disolución a temperatura ambiente. También se han preparado complejos trinucleares de Zn(II) y Co(II) con ligandos terpiridina funcionalizados, así como polímeros de coordinación heterometálicos con estructuras de tipo "varilla rígida". Por último, se ha llevado a cabo la síntesis y caracterización de macrociclos mono- y dinucleares de Ag(I) y Au(I), usando ligandos dicarbeno conectados por cadenas alquílicas de distintas longitudes, lo que nos ha permitido relacionar la longitud de la cadena con la estabilidad de cada tipo de macrociclo y observar a su vez el equilibrio entre ambos tipos de macrociclos. Además, se ha llevado a cabo la síntesis y caracterización del primer complejo de Au(III) con un ligando dicarbeno quelato en disposición trans. / Objectives: The main aims of this thesis have focused on the synthesis of new types of alkynyl and N-Heterocyclic carbene (NHC) gold(I) complexes, as well as on the study of coordination-driven self-assembly of complexes presenting helical or rod-like structures using gold(I) metallaligands and metal cations as building blocks. In addition, we were interested in the study of new structural motifs, in particular those derived from aurophilic interactions, as well as in the study of the solution behavior and the photophysical properties of the new compounds. Methodology: Some of the new alkynyl and NHC gold(I) complexes have been prepared by using reported synthetic methods. In addition, we have developed new synthetic methods for the preparation of a new type of dinuclear alkynyl gold(I) complexes containing bis(NHC) ligands. We have used gold(I) alkynyls derived from 2,2'-bipyridine or 2,2':6,6'-terpyridine as metallaligands for the self-assembly studies, some of which were previously described by our group, but other have been specifically designed for these studies. The new complexes have been characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and mass spectrometry (MS). Crystal structure determinations by X-ray diffraction were carried out for representative members of most of the new families of compounds prepared. The absolute configuration of the helical complexes was determined by circular dichroism spectroscopy, and the photophysical properties of several families of compounds were studied by using absorption or emission electronic spectroscopy. Results and Conclusions: Firstly, new alkynyl gold(I) metallaligands derived from 4- or 5-ethynyl-2,2'-bipyridine have been synthesized and characterized. These include mononuclear complexes with isonitrile or phosphine ligands, dinuclear complexes with bridging diphosphine or dicarbene ligands, and an anionic complex containing two bipyridine units. The first dinuclear gold(I) alkynyls containing bridging bis(NHC) ligands have been prepared by three different methods, two of which have been used for the first time in gold carbene chemistry. Most of these dinuclear alkynyl gold(I) complexes are luminescent at room temperature, in particular those derived from aryl- or heteroaryl alkynes, and their emissions have been assigned to singlet and triplet ligand-based pi-states, with little participation of the gold orbitals. The reactions of monoalkynyl gold(I) complexes derived from ethynyl-bipyridine and Fe(II), Co(II) or Zn(II) cations give mixtures of fac- and mer-pseudooctahedral complexes, where three ligands are coordinated to the same metal center. In some cases, we observed an anomalous solvent-dependence of the equilibrium, which has been explained by solvation effects and formation of fac,fac-dimers. On the other hand, metallaligands containing two gold-ethynyl-bipyridine units linked by a bridging diphosphine, react with Fe(II), Zn(II) or Co(II) salts to give selectively triple helicates containing two gold atoms in each strand. Diastereoselective self-assembly was observed in the reactions of chiral metallaligands with Fe(II), and the absolute configurations of the main diastereomers were determined by circular dichroism spectroscopy. In addition, the zinc(II) helicates are emissive in both solid state and solution at room temperature. New trinuclear Zn(II) or Co(II) complexes and two rod-shaped coordination polymers containing alternated Au and Zn(II) or Co(II) metal centers in its main chain have been synthesized by reaction of the corresponding M(II) cations with terpyridine-functionalized metallaligands. Finally, we have prepared the first family of Ag(I) and Au(I) dicarbene complexes, which exist as mononuclear and dinuclear metallamacrocycles in equilibrium. Some of these complexes have been isolated and the mononuclear/dinuclear interconversion equilibrium has been studied. In addition, an unprecedented Au(III) complex containing a trans-spanning dicarbene ligand has been prepared.

OBJETIVOS Esta tesis describe la síntesis y el estudio de la reactividad de complejos arílicos de paladio con un grupo amida en posición orto frente a moléculas insaturadas, con el principal objetivo de explorar rutas sintéticas para nuevos compuestos orgánicos, en particular, compuestos heterocíclicos. Se emplean ligandos arílicos con la función amida directamente enlazada al anillo aromático (benzamidas ortopaladiadas) o conectada a través de uno o dos grupos metileno (fenilacetamidas o 3-fenilpropanamidas ortopaladiadas). Este estudio ha permitido la síntesis de una serie de nuevos paladaciclos y heterociclos de diferentes tamaños (5, 6, 7, 8 ó 9 miembros). METODOLOGÍA La metodología utilizada consta de las siguientes etapas: (1) síntesis de nuevos complejos arílicos de paladio y derivados C,O- y C,N-paladacíclicos; (2) inserción de CO o isocianuros en el enlace Pd-C y optimización de las condiciones de reacción para obtener productos heterocíclicos; (3) inserción de alquinos en el enlace Pd-C de C,O-paladaciclos y caracterización de los paladaciclos agrandados resultantes; (4) inserción de CO o isocianuros en el enlace Pd-C de los paladaciclos agrandados para obtener heterociclos de mayor tamaño. RESULTADOS Se ha sintetizado una serie de complejos del tipo yodo(aril)paladio(II) por adición oxidante de 2-yodobenzamidas, 2-yodofenilacetamidas o 3-(2-yodofenil)propanamidas, a Pd(0) en presencia de un ligando quelatante N^N. Las reacciones de estos complejos con triflato de plata conducen a la abstracción del ligando yoduro y la formación de C,O-paladaciclos catiónicos de cinco, seis, o siete miembros, en los que la función amida se coordina a través del átomo de oxígeno. Por otro lado, amidatos C,N-paladacíclicos de cinco, seis o siete miembros se han obtenido por desprotonación de la función amida (derivados con los grupos NH2 o NHMe). La inserción de CO o isocianuros en el enlace Pd-C de benzamidas ortopaladiadas desencadena un rápido acoplamiento reductor C-N (derivados con los grupos NH2 o NHMe), dando lugar a la formación de isoindolin-1,3-dionas (ftalimidas) o 3 iminoisoindolin-1-onas. Estas reacciones conllevan la desprotonación de grupos NH2 o NHMe. Pueden tener lugar acoplamientos reductores C-N y/o C-O intramoleculares tras la inserción de CO o XyNC en el enlace Pd–C de fenilacetamidas ortopaladiadas, dependiendo de los sustituyentes sobre el nitrógeno amídico, conduciendo a heterociclos derivados de la isoquinolina o la isocumarina. Los acoplamientos C–O conllevan la desprotonación del grupo -CH2 y son los primeros acoplamientos C–O mediados por paladio descritos que implican una función amida. Las reacciones de las 3-fenilpropanamidas ciclopaladiadas con CO o XyNC han permitido la síntesis de imidas cíclicas de siete miembros y una iminobenzazepinona que resultan de un proceso secuencial de inserción y acoplamiento reductor C–N. En comparación con fenilacetamidas y benzamidas ciclopaladiadas, estas ciclaciones mediante acoplamientos C-N son más difíciles debido al mayor tamaño de los paladaciclos de partida, y sólo fueron satisfactorias a partir de los paladaciclos con la amida no sustituida; en los casos de los derivados con el grupo NHMe, los acoplamientos C-N están dificultados debido al impidimento estérico del grupo metilo y a la baja acidez del protón NH. Las reacciones de los complejos catiónicos C,O-ciclopaladiados con alquinos internos han permitido el aislamiento de paladaciclos de siete, ocho y nueve miembros, que resultan de la inserción de una molécula de alquino en el enlace Pd-C; los paladaciclos de nueve miembros son los primeros de ese tamaño obtenidos mediante monoinserciones de alquinos. Estas reacciones son más rápidas para anillos de mayor tamaño. Las reacciones de paladaciclos agrandados con CO pueden dar benzo[c]azepina-1,3-dionas 4,5-disustituidas, benzo[d]azocina-2,4(1H,3H)-dionas 5,6-disustituidas, o 1,2-dihidro-4H-benzo[e]azonina-3,5-dionas 6,7-disustituidas, que son el resultado de un proceso secuencial de inserción de CO y acoplamiento reductor C-N. Estas ciclaciones están generalmente más favorecidas para derivados con la función amida sin sustituyentes. Las reacciones de las benzamidas ciclopaladiadas que contienen metil o etil fenilpropiolato insertado (derivados de NHMe) con CO dan lugar a una adicción aza-Michael del fragmento NHMe al grupo vinilo tras la inserción de CO, conduciendo a la formación de derivados de isoindolin-1-ona. Las reacciones de los paladaciclos resultantes de monoinserciones de alquinos con isocianuros fueros intentadas solamente para los derivados de fenilacetamida. A diferencia de las reacciones análogas con CO, no se obtuvieron heterociclos de ocho miembros, sino una serie de derivados acíclicos de acrilamida o acrilonitrilo, cuya naturaleza depende de las condiciones de reacciones y del isocianuro. / OBJETIVES This thesis describes the synthesis and study of the reactivity toward unsaturated molecules of aryl palladium complexes containing an amide group in ortho position, with the main objective of exploring synthetic routes to new organic compounds, in particular, heterocyclic compounds. A series of aryl ligands with the amide function directly bonded to the aryl ring (ortho-palladated benzamides) or connected through one or two metylene groups (ortho-palladated phenylacetamides or 3-phenylpropanamides) are employed. This study has allowed the synthesis of a series of new palladacycles and heterocycles of different ring sizes (5, 6, 7, 8 or 9 members). METHODOLOGY A series of sequential steps have been followed for this study: (1) synthesis of the new aryl palladium complexes and C,O- and C,N-palladacyclic derivatives; (2) insertion of CO or isocyanides into the Pd-C bond and optimization of the reaction conditions to obtain heterocyclic products; (3) insertion of alkynes into the Pd-C bond of C,O-palladacycles and characterization of the resulting enlarged palladacycles; (4) insertion of CO or isocyanides into the Pd-C bond of the enlarged palladacycles to obtain heterocycles of a larger size. RESULTS A series of iodo(aryl)palladium(II) complexes have been synthesized by oxidative addition of 2 iodobenzamides, 2-iodophenylacetamides or 3 (2 iodophenyl)propanamides, to Pd(0) in the presence of a chelating N^N ligand. The reactions of these complexes with silver triflate lead to the abstraction of the iodide ligand and the formation of cationic five-, six-, or seven-membered C,O-palladacycles, in which the amide function is coordinated through the oxygen atom. On the other hand, neutral five-, six-, or seven-membered C,N-palladacyclic amidates have been obtained upon deprotonation of the amide function (NH2 or NHMe derivatives). The insertion of CO or isocyanides into the Pd–C bond of the ortho-palladated benzamides triggers the rapid C-N reductive coupling (NH2 or NHMe derivatives), leading to the formation of isoindoline-1,3-diones (phthalimides) or 3 iminoisoindolin-1-ones. These reactions involve the deprotonation of NH2 or NHMe groups. Intramolecular C-N and/or C-O reductive couplings can take place after the insertion of CO or XyNC into the Pd-C bond of ortho-palladated phenylacetamides, depending on the substituents on the amidic nitrogen, finally leading to isoquinoline- or isocoumarin-based heterocycles. The C-O couplings involve the deprotonation of the -CH2 group and are the first reported palladium-mediated C-O couplings involving an amide function. The reactions of cyclopalladated 3-phenylpropanamides with CO or XyNC have allowed the synthesis of seven-membered cyclic imides and one iminobenzazepinone resulting from insertion/C-N reductive coupling sequences. When compared to cyclopalladated phenylacetamides and benzamides, the cyclizations via C-N couplings proved to be more difficult because of the larger ring size of the starting palladacycles, and were only satisfactory from the palladacyclic derivatives with the unsubstituted amide; in the cases of the NHMe derivatives, the C-N couplings are hampered because of the steric hindrance of the methyl group and the lower acidity of the NH proton. The reactions of the cationic C,O-cyclopalladated complexes with internal alkynes have allowed the isolation of seven-, eight- and nine-membered palladacycles resulting from the insertion of the alkyne into the Pd–C bond; the nine-membered palladacycles are the first of that size obtained from alkyne monoinsertions. These insertions are faster for larger ring sizes. The reactions of the enlarged palladacycles with CO may give 4,5-disubstituted benzo[c]azepine-1,3-diones, 5,6-disubstituted benzo[d]azocine-2,4(1H,3H)-diones, or 6,7-disubstituted 1,2-dihydro-4H-benzo[e]azonine-3,5-diones, which are the result of CO insertion/C–N reductive coupling sequences. These cyclizations are generally more favored for derivatives with the unsubstituted amide function. The reactions of the benzamide palladacycles containing inserted methyl or ethyl phenylpropiolate (NHMe derivatives) with CO result in an aza Michael addition of the NHMe moiety to the vinyl group after the insertion of CO, leading to the formation of isoindolin-1-one derivatives. The reactions of palladacycles resulting from alkyne monoinsertions with isocyanides were tested only for the phenylacetamide derivatives. In contrast to the analogous reactions with CO, eight-membered heterocycles were not obtained, but a series of diverse acyclic acrylamide or acrylonitrile derivatives, whose nature depends on the reaction conditions and the isocyanide.

Objetivos Los objetivos de esta Tesis Doctoral son sintetizar y caracterizar complejos ciclopaladiados derivados de aril-oximas y estudiar su reactividad frente a especies insaturadas y bases. Metodología i) Estudiar la bibliografía sobre el tema. ii) Elegir (y, si es necesario, sintetizar) las aril-oximas adecuadas para que puedan conducir a complejos organometálicos novedosos y/o a productos orgánicos de interés. iii) Preparar distintos tipos de aril complejos de paladio por reacción de los precursores metálicos adecuados y las distintas aril-oximas tratando de modificar su nuclearidad y su carga, así como los ligandos auxiliares, de manera que podamos controlar su reactividad. iv) Estudiar la reactividad de los complejos preparados frente a moléculas insaturadas (CO, isocianuros, alquinos,…) y bases. v) Si los complejos que se obtienen son estables, se caracterizarán completamente. vi) Si el complejo experimenta un proceso de despaladiación, se investigarán los productos orgánicos de descomposición. Conclusiones 1.) Se ha sintetizado la primera familia de complejos ciclopaladiados derivados de acetofenona oxima completamente caracterizados, así como los primeros complejos ciclopaladiados derivados de las oximas de p-nitroacetofenona, 3,4,5-trimetoxiacetofenona, fenilacetona o benzamida, y se ha estudiado su estructura y su reactividad. 2.) Se han preparado los primeros oximato complejos de cualquier metal por desprotonación de algunos de estos oxima paladaciclos. 3.) Un novedoso proceso de conversión quelato-a-pincer permitió la síntesis de complejos C,N,N’-, C,N,S- o C,N,C’-pincer de [5+5], [5+6] o [6+6] miembros, mediante la generación de un nuevo “brazo” coordinante en el ligando quelato por ataque del grupo oximato de un ariloximato complejo al carbono metilénico de un halometil derivado, o a un alquino para producir una cicloadición. 4.) La inserción de isocianuros en el enlace Pd–Carilo de paladaciclos derivados de oxima permitió la síntesis de los primeros iminoariloxima complejos de cualquier metal, incluyendo complejos C,N,N’- o C,N,S-pincer de [6+6] o [6+5] miembros. Algunos iminobenzoil complejos derivados de fenilacetona oxima experimentan un proceso de despaladiación/ciclación que produce 1,2-dihidro-1-imino(R)-2-hidroxi-3-metil-isoquinolinas (R = Xy, tBu), nuevas amidinas de la serie de la isoquinolina. 5.) El complejo [AuCl(SMe2] se ha usado, por primera vez, como secuestrador de un ligando isocianuro. 6.) La inserción de CO en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima, seguida de un proceso de despaladiación/ciclación, produjo 1,2-dihidro-1-oxo-2-hidroxi-3-metil-isoquinolina. 7.) La inserción de alquinos en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima produjo alquenil(oxima) paladaciclos de ocho miembros neutros o catiónicos, o especies diméricas tetrapaladiadas que contienen un ligando oximato puente -alil-coordinado que soporta un sustituyente spirocíclico. 8.) Un complejo ciclopaladiado derivado de benzamidoxima se comporta como un ácido diprótico frente a Pd(OAc)2 para formar, en presencia de tBubpy, un complejo dinuclear catiónico que contiene un ligando benzimido(oximato) tetradentado puente sin precedentes. 9.) El dimetilacetilendicarboxilato se inserta en el enlace C–H del sustituyente -enaminona en orto de un aril complejo de paladio(II), produciendo, principalmente, el isómero Z del derivado alquenil sustituido, que se isomeriza al isómero E, o se transforma, por reacción con Ag+ e isocianuro, en un iminobenzoil complejo C,N,O-pincer, cuyo isómero Z, a su vez, experimenta un proceso fotoquímico de oxigenación por el O2 atmosférico bajo irradiación de luz visible para producir un nuevo complejo pincer con pérdida de AcOH. 10.) Durante una estancia predoctoral en la Queen´s University de Belfast (UK), un complejo de Pd(II) con el ligando bathocuproína (2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina) fue unido a gel de sílice mediante enlaces sulfonamida, y la actividad catalítica del complejo inmovilizado fue estudiada a nivel preliminar para la reacción de Heck oxidante utilizando oxígeno molecular como único agente oxidante y en ausencia de base o ligandos añadidos en fase homogénea. / Objectives The overall aim of this PhD Thesis is to extend the chemistry of aryl palladium complexes into new ortho-functionalized organic substrates in order to find unusual patterns of reactivity/structure and to prepare interesting organic compounds difficult to obtain by other means. Specifically, the objectives of this work are to synthesize and characterize cyclopalladated complexes derived from aryl-oximes and study their reactivity towards unsaturated species and bases. Methodology i) Study the literature on the subject. ii) Choose (and, if needed, synthesize) the appropriate aryl-oximes that can lead to novel organometallic complexes and/or organic products of interest. iii) Prepare different types of aryl palladium complexes by reacting the appropriate metal precursors with the selected aryl-oximes trying to change their nuclearity and their charge, as well as the auxiliary ligands, so that their reactivity can be controlled. iv) Study the reactivity of the prepared complexes towards different unsaturated molecules (CO, isocyanides, alkynes,…) and bases. v) If the obtained complexes are stable, they would be completely characterized. vi) If the complex undergoes a depalladation process, the organic compound(s), product(s) of decomposition, would be investigated. Conclusions 1.) The first family of well-characterized complexes derived from acetophenone oxime, and the first cyclopalladated complexes derived from the oximes of p-nitroacetophenone, 3,4,5-trimethoxyacetophenone, phenylacetone or benzamide have been synthetized, and their structures and reactivity have been studied. 2.) Deprotonation reactions on some of these oxime palladacycles allowed the synthesis of the first aryloximato complexes of any metal. 3.) A novel chelate-to-pincer complex conversion process allowed the synthesis of [5+5]-, [5+6]- or [6+6]-membered C,N,N’-, C,N,S- or C,N,C’-pincer complexes. The new strategy consists on the generation of a new coordinating “arm” on the chelating ligand by attack of the oximato function in an aryloximato complex to the methylene carbon of halomethyl derivatives bearing a coordinating group, or to an alkyne to give a cycloaddition. 4.) The insertion of isocyanides into the Pd–Caryl bond of both chelate and pincer oxime-derived palladacycles allowed the synthesis of the first iminoaryloxime complexes of any metal, including [6+6]- or [6+5]-membered C,N,N’- or C,N,S-pincer complexes. Some iminobenzoyl complexes derived from phenylacetone oxime undergo a depalladation/coupling process leading to novel amidines of the isoquinoline series. 5.) The complex [AuCl(SMe2] has been used for the first time as an isocyanide ligand scavenger. 6.) The insertion of CO into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes, followed by a depalladation/coupling process, yielded 1,2-dihydro-1-oxo-2-hydroxy-3-methyl-isoquinoline. 7.) The insertion of alkynes into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes produced neutral or cationic eight-membered alkenyl(oxime) palladacycles, or dimeric tetrapalladated species containing -allyl-coordinated bridging oximato ligand bearing a spirocyclic substituent. 8.) A cationic cyclopalladated amidoxime complex behaves as a diprotic acid toward Pd(OAc)2 to give a cationic dinuclear complex, containing an unprecedented bridging tetradentate benzimido(oximate) ligand. 9.) DMAD inserts into the C–H bond of the ortho -enaminone substituent of an aryl palladium(II) complex affording the Z alkenyl-substituted isomer, which isomerizes upon heating to the E isomer, or transforms, by reaction with Ag+ and isocyanide, into an iminobenzoyl C,N,O-pincer complex. This, in turn, is photo-oxygenated by atmospheric oxygen under visible light irradiation to afford a new pincer complex after AcOH loss. 10.) During a predoctoral stay at Queen´s University Belfast (UK), a Pd(II) complex with barthocuproine was attached to silica via sulfonamide bonds, and the catalytic activity of the immobilized complex was explored at a preliminary level for the oxidative Heck reaction using O2 as the sole reoxidant in the absence of homogeneous base or ligand additives.

1. OBJETIVOS Esta Tesis se enmarca dentro de una línea de investigación consistente en la síntesis de complejos de Pd(II) con ligandos arilo sustituidos en orto, y la investigación de su reactividad frente a moléculas orgánicas insaturadas. Con frecuencia, se produce la inserción de dichas moléculas en el enlace aril-Pd, acompañada en ocasiones por su interacción con el sustituyente en orto, formando nuevos complejos (frecuentemente ciclopaladiados) o, tras reacciones de despaladación, moléculas orgánicas de interés. Nuestro grupo de investigación está intentando extender esta reactividad a arenos di- o tripaladiados, con sustituyentes en orto a cada átomo de Pd, con el objetivo de obtener novedosos complejos polinucleares o compuestos orgánicos policíclicos. De acuerdo con estos antecedentes, nos propusimos los siguientes objetivos: 1. Investigar la posibilidad de preparar nuevos arenos mono-, di- o tripaladiados con grupos R en orto, con especial énfasis en compuestos con R = CH2OH, que no habían sido investigados con anterioridad, y cuya reactividad se quería comparar con la encontrada para complejos en los que R = OH. 2. Preparar complejos dinucleares de Pd(II) con un ligando 2,5-diestirilbenceno y estudiar su reactividad frente a alquinos, con el objetivo de obtener indacenodiil complejos dinucleares. Investigar también su reactividad frente a otras moléculas insaturadas, como isocianuros. 3. Preparar complejos dipaladiados derivados del tereftaldehído y estudiar su reactividad frente a moléculas insaturadas. 2. METODOLOGÍA Por adición oxidante de mono-, di- o trihaluros de arilo sustituidos sobre [Pd(dba)2] y en presencia de ligandos auxiliares como bpy, tbbpy, tmeda o fosfinas, se prepararon arenos mono-, di- o tripaladiados sustituidos en orto. En el caso de los trihaluros se investigó la influencia de la naturaleza del areno, los ligandos auxiliares y las condiciones de reacción en el número de átomos de Pd que se coordinan al areno. Se investigó la reactividad de los complejos preparados frente a moléculas orgánicas insaturadas, tales como alquinos, isocianuros, monóxido de carbono o carbodiimidas, obteniéndose nuevos complejos, normalmente resultado de la inserción de estas moléculas en los enlaces aril-Pd. En ocasiones se produjeron reacciones de despaladación formándose compuestos orgánicos de interés. Los nuevos productos se caracterizaron mediante espectroscopia de IR y de RMN, así como por análisis elemental o espectroscopia de masas y, en algunos casos, mediante estudios de difracción de rayos X. 3. RESULTADOS 1) Se han preparado nuevos arilcomplejos de Pd(II) mononucleares derivados del alcohol bencílico y se ha investigado su reactividad frente a distintas moléculas orgánicas insaturadas, obteniéndose nuevos complejos derivados de reacciones de inserción en el enlace aril-Pd y O-Pd (esto último en un derivado ciclopaladiado, que a su vez actúa como nucleófilo frente a haluros de arilo). La adición de Ag+ es necesaria en algunas de estas reacciones de inserción, habiéndose obtenido incluso un derivado heterometálico del tipo Pd2Ag. 2) Se han preparado complejos mono- y dinucleares de Pd(II) con el ligando 2,5-diestirilbenceno y se ha investigado su reactividad frente a alquinos e isocianuros, obteniéndose nuevos complejos dinucleares, entre ellos novedosos indacenodiilcomplejos de Pd(II). 3) Se han preparado complejos dinucleares de Pd(II) derivados del tereftaldehído, en los que se han llevado a cabo por primera vez reacciones de inserción de monóxido de carbono y de xiliisocianuro en dos enlaces aril-Pd en el mismo anillo aromático. 4) Se han preparado nuevos arilcomplejos de Pd(II) trinucleares, y se ha conseguido la inserción de xililisocianuro en tres enlaces aril-Pd en el mismo anillo aromático. 5) Se ha realizado una estancia de tres meses en la Universidad de Lisboa, durante la cual se han preparado e investigado nuevos complejos bis(tetrazolato) de Pd(II). / 1. OBJECTIVES This Thesis follows a research line focused on the synthesis of ortho-substituted arylpalladium(II) complexes and the investigation of their reactivity towards unsaturated molecules. These reactions often result in the insertion of these molecules into the aryl-Pd bond, sometimes followed by their interaction with the substituent in ortho position, forming new complexes (often cyclopalladated) or, after depalladation reactions, interesting organic molecules. Our research group is trying to extend this reactivity to di- or tripalladated arenes, with substituents in ortho position to each Pd atom, with the aim of obtaining new polynuclear complexes or polycyclic organic compounds. According to these antecedents, we aimed at the following goals: 1. Investigate the possibility of preparing new mono-, di-, or tripalladated arenes with R substituents in ortho position, with special emphasis on compounds with R = CH2OH, which had not been investigated before. Their reactivity would be compared with that of related complexes with R = OH 2. Prepare dinuclear Pd(II) complexes with a 2,5-distyrylbencene ligand and investigate their reactivity toward alkynes, with the aim of obtaining dinuclear indacenediyl complexes. Investigate also their reactivity towards other unsaturated molecules, such as isocyanides. 3. Prepare dinuclear Pd(II) complexes derived from terephthalaldehyde and investigate their reactivity toward unsaturated molecules. 2. METHODOLOGY ortho-Substituted mono-, di-, or tripalladated arenes were prepared by oxidative addition of aryl mono-, di-, or trihalides to [Pd(dba)2] in the presence of auxiliary ligands, such as bpy, tbbpy, tmeda, or phosphines. In the reactions with trihalides the influence of the arene, the auxiliary ligands, and the reaction conditions on the number of Pd atoms coordinated to the arene was investigated. The reactivity of the new complexes towards unsaturated organic molecules, such as alkynes, isocyanides, carbon monoxide or carbodiimides was investigated, resulting in the formation of new complexes, usually derived from the insertion of these molecules into the aryl-Pd bonds. In a few occasions, depalladation reactions took place, resulting in interesting organic compounds. The new products were characterized by IR and NMR spectroscopy, as well as by elemental analysis or mass spectroscopy. X-ray diffraction studies were conducted on some of them. 3. RESULTS 1) New mononuclear arylpalladium(II) complexes derived from benzyl alcohol have been prepared, and their reactivity towards unsaturated organic molecules has been investigated, resulting in new complexes derived from insertion reactions into the aryl-Pd or O-Pd bond (the latter in a cyclopalladated derivative, which also reacts as a nucleophile towards aryl halides). The presence of Ag+ is a requirement in some of these insertion reactions, and a heterometallic Pd2Ag derivative has been obtained as well. 2) New mono- and dinuclear Pd(II) complexes with a 2,5-distyrylbenzene ligand have been prepared, and their reactivity towards alkynes and isocyanides has been investigated, resulting in new dinuclear complexes, among them some novel indacenediyl Pd(II) complexes. 3) Dinuclear Pd(II) complexes derived from terephthalaldehyde have been prepared, and in their reactions with carbon monoxide and xylylisocyanide, the insertion of these molecules into two aryl-Pd bonds on the same aryl ring has been achieved for the first time. 4) New trinuclear arylpalladium(II) complexes have been prepared, and the insertion of xylylisocyanide into three aryl-Pd bonds on the same aryl ring has been achieved. 5) During a 3-month research stay at the University of Lisbon the synthesis and reactivity of new Pd(II) bis(tetrazolato) complexes was investigated.

Doctor en Ciencias con mención en Química

En esta Tesis doctoral se realiza un estudio de algunos sistemas ternarios A2O3-TiO2-B2O5 (A, metal trivalente: Al, Ga, Cr, Fe y B, metal pentavalente: V, Nb, Ta). La caracterización de los materiales sintetizados mediante difracción de rayos X y el análisis del perfil de difracción mediante el método de Rietveld (Young's program) permite confirmar la formación de disoluciones sólidas y el intervalo de composiciones en que se forman estas disoluciones sólidas, intervalo que se relaciona con las estructuras cristalinas de los polimorfos de los compuestos ABO4. A partir de los resultados obtenidos se puede establecer una relación entre la variación de las distancias M-O con el radio iónico medio y el grado de distorsión de los octaedros. Las pruebas de esmaltado realizadas con las disoluciones sólidas coloreadas indican la estabilidad de las mismas en el vidriado empleado, lo que las hace adecuadas para su utilización como pigmentos cerámicos (coloraciones ocres, marrones, verdosas y naranjas dependiendo de la composición).

La boehmita (g-AlOOH) es uno de los oxohidróxidos de aluminio más importantes, y debido a su área superficial elevada y sus propiedades anfotéricas bien conocidas se presenta como un buen adsorbente tanto para cationes como aniones presentes en la solución del suelo y diferentes acuíferos. Luego, es de esperar que su papel en la regulación de la especiación, distribución y movilidad de diferentes sustancias químicas presentes en los sistemas acuáticos pueda ser importante. Muchos compuestos orgánicos presentes en los medios naturales poseen grupos funcionales en su estructura que los hace adecuados para adsorberse sobre las partículas minerales afectando su movilidad. Por otro lado, es común la contaminación de los sistemas acuosos con metales provenientes de distintos procesos industriales. Estos, pueden movilizarse en forma libre o convertirse en especies biodisponibles por reacción con materia orgánica disuelta. Es importante, entonces, conocer bajo qué condiciones se movilizan estos elementos metálicos y qué papel juega en este proceso la materia orgánica presente. En este trabajo se estudió la influencia de ligandos fosfónicos en la remoción de los metales pesados, Cu, Zn y Cd, usando boehmita como fase sólida adsorbente. Se caracterizó el óxido por medio de rayos X, análisis térmico diferencial y termogravimétrico y espectroscopia infrarroja. Se determinaron, además, el área superficial BET y las propiedades ácido-base de la boehmita empleada. Se realizaron determinaciones experimentales de adsorción en función del pH de los ácidos fosfónicos BHAMP (ácido N,N-bis(2-hidroxietil) aminometilfosfónico), HEDP (ácido 1-hidroxietano (1,1-difosfónico)) y NTMP (ácido nitrilotris(metilenfosfónico)), los que poseen uno, dos y tres grupos fosfónicos respectivamente en su estructura. Estos compuestos muestran un comportamiento típicamente aniónico, obteniéndose una remoción de alrededor del 100% a las concentraciones más bajas (50 mM). Para caracterizar las especies superficiales formadas por la interacción del óxido con los compuestos fosfónicos se realizaron estudios ATR-FTIR (espectroscopia IR de Reflexión Total Atenuada). Se estudió también la adsorción de los metales Cu(II), Zn(II) y Cd(II) sobre boehmita. El comportamiento catiónico y la afinidad observada, Cu>Zn>Cd, se corresponde con lo reportado por otros autores. Finalmente se pusieron en contacto cantidades estequiométricas y no estequiométricas de ligando y metal a fin de estudiar la influencia de los ácidos fosfónicos sobre la adsorción de cada uno de los metales estudiados y viceversa. Se varió además la relación sitios superficiales/concentración de soluto en solución. El modelado de los datos experimentales de los sistemas ligando-boehmita, metal-boehmita y metal-ligando-boehmita se realizó aplicando el modelo de complejación superficial teniendo en cuenta la formación de complejos superficiales mononucleares y utilizando el modelo de doble capa eléctrica de capacitancia constante (CCM). Para lograr un buen ajuste de los valores experimentales a las diferentes concentraciones estudiadas en el sistema metal-ligando-boehmita se debió tener en cuenta la formación de complejos superficiales ternarios. De los resultados obtenidos se desprende que los metales no afectan el comportamiento de los ligandos fosfónicos estudiados. Sin embargo, la presencia de los fosfónicos modifica, en determinadas relaciones metal/ligando, el comportamiento en la adsorción de los tres metales empleados llegando a retenerlos a través de la formación de complejos superficiales ternarios del tipo superficie-ligando-metal. / Boehmite (g-AlOOH) is an important aluminium oxyhydroxide. Its high surface area and amphoteric properties makes it suitable for adsorbing cations and anions that are present in the soil solution and aquifers. Then, it may have an important role in the regulation of speciation, distribution and mobility of different chemical in natural aquatic environments. Many organic compounds present in natural environments possess functional groups in their structure that make them suitable to adsorb on mineral particles affecting their mobility. On the other hand, the pollution of natural water with heavy metals arising from industrial wastewaters is very common. These heavy metals can be mobilized as free entities or can be transformed into bioavailable species by reaction with dissolved organic matter. Therefore, it is very important to understand under which conditions these metallic elements are mobilised. In this work, the influence of phosphonic ligands on heavy metals adsorption, Cu(II), Zn(II) and Cd(II), was studied using boehmite as adsorbent. Boehmite was characterized by X-ray diffraction, thermogravimetric and differential thermal analysis and infrared spectroscopy. The BET surface area and acid-base properties of the boehmite were also measured. Adsorption studies as a function of pH were performed using phosphonic acids as BHAMP (N,N-bis(2-hydroxyetil) aminomethylphosphonic acid), HEDP (1-hydroxyethane-(1,1-diphosphonic acid)) and NTMP (nitrilotris(methylenephosphonic ácido)) which possess one, two and three phosphonic groups in their structure respectively. It was found that these compounds adsorb on boehmite showing a typical anion behavior, being removed by 100% at lower concentrations (50 mM). In order to characterize the surface species formed by the interaction of the oxide with phosphonic compounds, ATR-FTIR (attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy) studies were performed. The adsorption of Cu (II), Zn (II) and Cd (II) onto boehmite was also studied. The affinity observed, Cu> Zn> Cd, is in agreement with what was reported by other authors. Finally, stoichiometric and nonstoichiometric amounts of ligand and metal were employed to study the influence of the three phosphonic acids on the adsorption of the metals and vice versa. Different experiments varying the surface sites / solute concentration ratio were also performed. The modeling of the experimental data in the systems ligand-boehmite, metalboehmite, and metal-ligand-boehmite was carried out using the surface complexation model taking into account the formation of surface mononuclear complexes. The simple constant capacitance (CCM) model of double layer was employed. To achieve a good fit of the experimental values at different concentrations studied in the metal-ligandboehmite system it was necessary to take into account of the formation of ternary complex surface. The results show that the studied metals do not affect the behavior of phosphonic ligands studied. However, the presence of phosphonics modifies, in certain metal / ligand ratios the adsorption behavior of the three metals used, retaining them via the formation of surface ternary complexes of the type surface-ligand-metal.

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DGICYT (Proyectos PB86-0286 y PB88-0295)