Este trabalho visa determinar a estrutura e a reatividade de íons [C2H5S]+, fragmentos comuns em espectros de massa, através de reações íon-molécula em fase gasosa. Identificaram-se diferentes estruturas isoméricas, para íons com composição formal [C2,H5,S]+, com reatividades distintas. Verificou-se que os íons [C2H5S]+ obtidos por fragmentação do íon molecular do metiletilsulfeto reagem por três caminhos independentes com seu precursor neutro: a) abstração de hidreto; b) transferência de carga; c) transferência de próton. A cinética desta reação, estudada por ressonância ciclotrônica de íons por transformada de Fourier, sugere a presença de mais de um isômero do íon reagente. As reações de abstração de hidreto e transferência de próton são consistentes com as estruturas CH2=S+-CH3 e CH3CH=SH+, respectivamente, enquanto que a reação de transferência de carga indica a presença do cátion tioetóxi (CH3CH2S+), estável apenas em estado triplete. Estudos usando CD3SC2H5 demonstram que a reação de transferência de carga é promovida por cátions formados a partir da quebra da ligação C-S. Cálculos indicam que durante este caminho de fragmentação há uma tendência de se formar um íon em estado triplete, no entanto, é a primeira vez que se demostra isto experimentalmente. Isolando individualmente cada um dos diversos isômeros, verificou-se que o íon sulfônio reage essencialmente por abstração de hidreto e/ou transferência de grupos metilênicos, enquanto que o tioacetaldeído protonado e o tiirano protonado reagem, principalmente, por transferência de próton. Dependendo da forma como os íons são obtidos (ionização química ou eletrônica), e das propriedades termoquímicas dos substratos, verifica-se que estes íons podem reagir por outros caminhos, provavelmente por um mecanismo de isomerização bimolecular. A observação de que é possível gerar íons CH3CH2S+, no estado triplete, cuja vida média é de pelo menos centenas de milisegundos sugere a possibilidade da observação de outros cátions semelhantes. / This thesis describes a series of simple gas-phase ion-molecule reactions of [C2H5S]+ ions aimed at elucidating the structure of these ions. Different isomeric structures were identified according to their reactivity. These ions obtained by electron ionization from CH3SC2H5 at 13 eV undergo three distinct low pressure reactions with the parent neutral: hydride abstraction, proton transfer and charge transfer. The kinetics of these reactions studied by FT-ICR techniques suggests the [C2H5S]+ species to be a mixture of isomers. While hydride abstraction and proton transfer are consistent with CH2=S+-CH3 and CH3CH=SH+, the observed charge transfer argues for the presence of thioethoxy cation (CH3CH2S+), predicted to be stable only in the triplet state. Studies using CD3SC2H5+ show that charge-transfer reactions are promoted by cations originating from a S-C bond cleavage. Calculations of the primary fragmentation pathways of the molecular ion reveal the tendency to generate triplet thioethoxy cation. However, this is the first time that these long lived cations have been observed experimentally. The reactions of each isolated isomer show that the sulfonium ion reacts basically by hydride abstraction and methylene transfer, while protonated tioacetaldehyde and protonated tiirane react by proton transfer. Depending on how the [C2H5S]+ ions are obtained ( chemical or electronic ionization) and the thermochemical properties of the neutral substrates, these ions undergo different reaction pathways, probably by a bimolecular isomerization mechanism. The observation of these long-lived cations suggests that other thioalkoxy cations may also be amenable to experimental observation.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trabalho - Joao Lopes Cardoso Filho.pdf: 808434 bytes, checksum: 704ba35b2a4ad822c43237b7d22af060 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / In this dissertação we deducted a nonlinear evolution equations which model vertical propagation of chemical reaction fronts. We establish which the initial value problem ∂tu - ∂²x u - ½(∂xu)² - µ(1-∂²x) - ½u = 0, x Є [-π, π], t > 0 u(.,0) = ø, 2 π - periódica it is a the Cauchy problem locally well-posed. / Nesta dissertação deduzimos uma equação de evolução não-linear que modela a propagação vertical de frentes de reação em química. Também resolvemos o problema devalor inicial ∂tu - ∂²x u - ½(∂xu)² - µ(1-∂²x) - ½u = 0, x Є [-π, π], t > 0 u(.,0) = ø, 2 π - periódica Demonstrando a boa-postura do Problema de Cauchy, localmente no tempo.

Neste trabalho, é investigado o efeito exercido por grupos alquiltio, sobre a basicidade de nitrilas alifáticas. Com esta finalidade, foi estudada uma extensa série de nitrilas alquiltio-substituídas em posição α, β, γ e δ, juntamente com nitrilas não substituídas, escolhidas para efeito de comparação. O conjunto de compostos investigados foi o seguinte: acetonitrila, propionitrila, butironitrila, valeronitrila, hexanonitrila, heptanonitrila, octanonitrila, isobutironitrila, 2-metilvaleronitrila, pivalonitrila, 2,2\'-dimetilvaleronitrila, metiltioacetonitrila, α-metiltiopropionitrila, etiltioacetonitrila, α-etiltiopropionitrila, α-etiltioisobutironitrila, terc-butiltioacetonitrila, β-etiltiopropionitrila, β-etiltiobutironitrila, γ-etiltiobutironitrila, δ-etiltiovaleronitrila e etilselenoacetonitrila. É apresentada inicialmente, uma revisão bibliográfica sobre vários aspectos eletrônicos e estruturais do ciano grupo, incluindo potenciais de ionização e participação de orbitais moleculares na formação de pontes de hidrogênio. são também apresentados métodos utilizados para a determinação de constantes de associação aceptor-doador pela ressonância magnética nuclear. São fornecidos os resultados de basicidade relativa das nitrilas não substituídas e α-alquiltio-nitrilas. Tais dados foram obtidos através de medidas dos deslocamentos químicos, na r.m.n., dos protons de doadores, fenol e p-clorofenol, em sistemas ternários nitrila-doador fenólico-tetracloreto de carbono. São apresentados também, valores de constantes de associação para os mesmos sistemas, determinados pelo emprego do método de Benesi e Hildebrand. São apresentados os dados de deslocamentos químicos e de constante de associação para as β-, γ- e δ-etiltionitrilas e nitrilas não substituídas correspondentes pelo estudo de sistemas ternários nitrila-doador fenólico-tetracloreto de carbono. São fornecidos os deslocamentos químicos do próton etinílico do fenilacetileno associado às nitrilas β-, γ- e δ-etiltio-substituídas e nitrilas não substituídas correspondentes, em sistema binário. São descritas as preparações de nove nitrilas a saber: butironitrila, octanonitrila, isobutironitrila, metiltioacetonitrila, α-etiltiopropionitrila, β-etiltiopropionitrila, β-etiltiobutironitrila, δ-etiltiovaleronitrila e etilselenoacetonitrila, das quais, três são compostos novos. Os resultados obtidos permitem concluir que: a) a associação com doador de protons, em α-alquiltionitrilas, ocorre no ciano grupo e não no enxofre; b) as nitrilas α-alquiltio-substituídas apresentam uma diminuição de basicidade com relação aos análogos não substituídos; c) as nitrilas β-etiltio-substituídas, estudadas nos sistemas ternários, apresentam basicidade ligeiramente menor do que as correspondentes não substituídas; d) a substituição de um grupo metilena em posições afastadas (γ e δ), em relação ao ciano grupo, por enxofre, não conduz a alteração de basicidade quando as medidas são efetuadas em sistemas ternários e provoca um aumento da basicidade quando se trabalha em sistemas binários. São discutidas as causas da diminuição de basicidade em α-alquiltio-nitrilas. A influência dos efeitos estérico e indutivo, como únicos determinantes desta diminuição, é excluída devido à diminuição de frequência de estiramento do ciano grupo nestes compostos e ao resultado de basicidade e frequência da etilselenoacetonitrila. Discute-se a divergência de resultados na série de nitrilas β-, γ- e δ-etiltio-substituídas, nos sistemas ternários e binários. É sugerida a hipótese da transferência de carga intra ou intermolecular, envolvendo o enxofre e o ciano grupo, em tais compostos. Finalmente, é proposta a interação entre enxofre e ciano grupo, como causa preponderante para a diminuição de basicidade em α-alquiltio-nitrilas. É também sugerido, que a pequena diminuição de basicidade, observada para as β-etiltio-nitrilas, em sistema ternário, seja devida ao efeito indutivo do enxofre. / The effects of alkylthio groups on the basicities of aliphatic nitriles have been investigated. A large number of unsubstituted and alkylthio-nitriles have been studied, including the following compounds: acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexanenitrile, heptanenitrile, octanenitrile, isobutyronitrile, 2-methylvaleronitrile, trimethylacetonitrile, 2,2\'-dimethylvaleronitrile, methylthioacetonitrile, α-methylthiopropionitrile, ethylthioacetonitrile, α-ethylthiopropionitrile, α-ethylthioisobutyronitrile, tert-butylthioacetonitrile, β-ethylthiopropionitrile, β-ethyl thiobutyronitrile, δ-ethylthiovaleronitrile and ethylselenoacetonitrile. A literature review on several electronic and structural aspects of the cyano-group, in aliphatic nitriles, like its ionization potentials and its hydrogen bonding ability as measured by n.m.r. spectroscopy, is presented, as well as the methods of determination of association constants by n.m.r. spectroscopy. The relative basicities data measured from hydrogen chernical shifts of phenol and p-chlorofenol associated to the above nitriles, in ternary systems, using carbon tetrachloride as solvent, are reported. The association constants for the same systems, determined by Benesi-Hildebrand method are given. The relative basicities data of β-, γ- and δ-alkylthio-nitriles measured from chemical shifts of phenylacetylene, in binary systems, are presented. The syntheses of the following nitriles: butyro nitrile, octanenitrile, isobutyronitrile, methylthioacetonitrile, α-ethylthiopropionitrile, β-ethylthiopropionitrile, β-ethylthiobutyronitrile, δ-ethylthiovaleronitrile and ethylselenoacetonitrile, are described. The following conclusions and suggestions are presented: 1) in α-alkylthio-nitriles, the association with proton donors, takes place on the cyano group instead of on the sulphur; 2) the α-alkylthio-nitriles are weaker bases than the corresponding unsubstituted nitriles; 3) in ternary systems, β-alkylthio-nitriles are slightly less basic than the corresponding unsubstituted compounds; 4) in binary systems β-alkylthio-nitriles are stronger bases than the corresponding unsubstituted compound; 4) in ternary systems, γ- and δ-alkylthio-nitriles do not show any change in basicity in confront with unsubstituted compounds, but an increase in basicity is observed in binary systems. The hypothesis of the steric hindrance to proton donor association and the one of the inductive effect of the sulfur atom, as the only factors responsibles for the decrease of cyano-group basicity in α-alkylthio-nitriles, have been excluded. The divergency of the relative basicities of β-, γ- and δ-alkylthio-nitriles, obtained by measurements in ternary and binary systems is attributed to an intra- or intermolecular charge transfer involving the sulphur atom and the cyano-group. Lastly, an interaction between the cyano-group and the sulphur atom is suggested as responsible for the decrease of the basicity observed for the α-alkylthio-nitriles. The slight decrease of basicity observed for the β-derivatives in ternary systems, is attributed to the inductive effect of the sulphur atom.

1. Em prosseguimento a pesquisas anteriores, procurou-se estudar as ainda pouco conhecidas propriedades complexantes do íon azoteto, com relação a diversos cátions, em solução aquosa, e, sempre que interessante, confrontá-las com as do íon tiocianato, com o qual apresenta analogias. Assim, na primeira parte, avaliou-se o poder complexante do íon N-3 com relação aos íons de Tl+, Cd2+, Zn2+, UO2+2, Fe3+/Fe2+, Co3+/Co2+, Ni2+, Mn3+/Mn2+ e Cu2+/Cu+. Utilizaram-se, medidas polarográficas e potenciometricas que permitiram chegar ao número médio de ligantes, (- \'sobre\' n), e grau de complexação, Fo(X), funções essas indicativas da magnitude do processo de complexação. 2. O estudo preliminar sugeriu diversas possibilidades de trabalho. Pareceu, porem, mais interessante prosseguir na investigação mais aprofundada da reação dos íons de cádmio(II) e cobre(II) com íons de azoteto. Assim, a segunda parte refere-se ao estudo minucioso da reação cádmio-azoteto, através de medidas polarográficas, em fôrça iônica 2,0, mantida com NaClO4. Observou-se a formação sucessiva de complexos de um até cinco ligantes de azoteto e logrou-se determinar as correspondentes constantes de formação. A reação cádmio-tiocianato foi estudada em condições análogas para fins comparativos. Verificou-se também que, nas condições de trabalho adotadas por outros autores, os valores atribuidos às constantes de formação são afetados pela presença de nitrato, que competem com SCN-, ou N-3, na complexação do cádmio. Obtiveram-se os seguintes valores de constantes, para os dois sistemas considerados: (Ver esquema no arquivo PDF). Observa-se assim a ocorrência de apenas quatro complexos entre os íons de cádmio e tiocianato, ao passo que se chega a cinco ligantes de azoteto, com a formação de complexos estáveis. 3. Prosseguiu-se realizando minucioso estudo das características polarográficas do cobre (II) em eletrólito de suporte de NaN3. Comprovou-se a reversibilidade da redução polarográfica em duas ondas, via cobre(I) e proporcionalidade entre corrente de difusão e concentração de cobre(II). Após fixar cuidadosamente as condições de determinação de E1/2 da primeira onda, comprovou-se a não existência de espécies polinucleares nas soluções em estudo. Determinou-se ainda o número máximo de quatro ligantes, reconfirmado por titulação condutométrica. 4. Conhecida a composição do sistema cobre(II)-azoteto, onde ocorre formação sucessiva de complexos, realizou-se estudo da solubilidade da fase sólida Cu(N3)2 em soluções de azoteto de sódio quer em baixa fôrça iônica quer em fôrça iônica 4,0. Aproveitando a intensa coloração do cobre(II) em eletrólito de suporte de azoteto, chegou-se a processo analítico conveniente para a determinação do cobre nessas soluções de estudo. Tratamento dos dados experimentais, obtidos em baixa fôrça iônica, permitiram chegar aos valores termodinâmicos do produto de solubilidade, kOS, e das constantes de formação globais, βon, dos íons complexos: (Ver esquema no arquivo PDF) Alguns dêstes dados, juntamente com outros da literatura, permitiram completar as três funções termodinâmicas do sólido Cu(N3)2: (Ver esquema no arquivo PDF). 5. Os estudos de solubilidade em força iônica 4,0, requereram a determinação espectrofotométrica da constante de formação da especie CuN+3, bem como da constante de ionização de ácido fraco HN3, nessas condições experimentais, por medidas de pH. O cálculo das constantes de formação, referentes à reação cobre(II)-azoteto mostrou, entre outros fatos, acentuado aumento no valor numérico da constante do último complexo, com relação ao obtido em baixa fôrça iônica: β4 = 4,5.107. Afim de confirmar o aumento observado na constante β4 ao passar para a fôrça iônica 4,0, procurou-se chegar por outro caminho a êsse valor, através de método inteiramente diferente do de solubilidade, o polarográfico. Tal determinação requereu, inicialmente, que se obtivessem, além dos valores de E1/2 das duas ondas em azoteto 4,0 M, os potenciais formais dos sistemas Cu2+/Cu+ e Cu+/Cu(Hg) em perclorato 4,0 M. Para isso foi necessário, entre outras medidas experimentais, efetuar a determinação da constante referente ao equilíbrio de desproporcionamento dos íons de cobre(I), em força iônica 4,0 (Ver esquema no arquivo PDF). Determinando-se a pequena concentração de íons + Cu+, formada em soluções de perclorato de cobre(II) em equilíbrio com cobre metálico, obteve-se: (Ver esquema no arquivo PDF). Mediante o uso dos potenciais formais mencionados, confirmou-se satisfatoriamente a referida constante de formação do íon tetra-azido-cuprato (II). Resultou, também, desse estudo a determinação do número máximo de três ligantes de azoteto, para os íons de cobre(I), bem como o conhecimento da respectiva constante de formação: (Ver esquema no arquivo PDF). / Abstract not available.

A reação de hidrólise alcalina em fase aquosa de ions N-alquil-4-cianopiridíneos (RCP) foi caracterizada com relação a efeitos de pH, força iônica (&#181;) e constante dielétrica do meio (D) A hidrólise alcalina dos RCP resulta na formação de dois produtos, i.é., a N-alquil-4-carboxiamidopiridíneo (A) e a N-alquil-4-piridona (P) correspondentes. A relação P/A é função crescente de pH e atinge um valor limite de 1,75 para todos os RCP empregados. No entanto, em misturas água/dioxana a formação de P é preferencial. A constante de velocidade observada (k&#968;) de pseudo primeira ordem de hidrólise dos RCP é função de pH. Em solução aquosa (&#181;=0,02) esta dependência pode ser expressa por : log k&#968; = 1,0702 pH - 14,3 Os efeitos devidos a variações em &#181; e D sobre k&#968;, foram analisados segundo os modelos de Debye-Hückel (Robinson, R.A. e Stokes, R.H. em \"Electrolyte Solutions\", 1955) e Brönsted - Christiansen - Scatchard (Amis, E.S. em \"Solven t Effects on Reaction Rates and Mechanisms\", 1966). Os estudos dos efeitos de pH , &#181; e D sobre k&#968; serviram como modelos de referência para racionalizar efeitos de detergentes de vários tipos estruturais tanto na velocidade, como na razão de produtos resultantes da hidrólise alcalina dos RCP. Em soluções tamponadas de micelas de hexadeciltrimetilamônio (CTAB), a k&#968; de hidrólise do íon N-metil-4-cianopiridíneo (MCP) é independente da concentração de detergente. Por outro lado, k&#968; aumenta com CTAB, acima da concentração crítica de micelização (CMC) para íons N-butil (BCP), N-octil (OCP) e N-dodecil-4-cianopiridíneo (DCP) . No caso do DCP o valor máximo de k&#968; na presença de CTAB (k&#968;máx ) é cerca de 200 vêzes maior que k&#968; na ausência de CTAB (k&#968;o). Os dados referentes ao efeito de CTAB para a hidrólise de DCP , foram analisados quantitativamente utilizando o modelo teórico de Troca-Iônica em micelas (Quina, F.H. e Chaimovich, H. J.Phys.Chem. 83,1844 (1979)). Os resultados desta análise indicam que a constante de velocidade de segunda ordem na fase micelar (km2) é uma ordem de magnitude superior àquela na água (ko2). Esta diferença pode ser reproduzida supondo a reação num ambiente com D= 32 e &#181;=3. A adição de dodecilsulfato de sódio (SDS) acima da CMC, inibe a reação. Contudo, não é observada inibição total, mesmo no caso do DCP o qual é completamente incorporado à fase micelar. Empregando a teoria de Troca-Iônica em soluções micelares, explicitas considerações do produto iônico da água na fase micelar (Kw), conduzem a expressões da dependência de concentração de Na+ aquoso (livre) do pH local na superfície do SDS. Análise quantitativa dos resultados de velocidade de hidrólise dos RCP , fornecem o resultado que Kw = 0,025 Kw (kw é o produto iônico da água na fase aquosa), uma vez suposto km2= 10 ko2. Em soluções micelares de 3-(N,N-dimetil-N-dodecilamônio)- propano-l-sulfonato (SDP), k&#968; de hidrólise do DCP aumenta, a razão k máx/ko&#968;; chega a cerca de 15. Esta aceleração pode ser devida a existência de um campo potencial diplar na superfície da micela de SDP. Como no caso de misturas dioxano-água, a razão de produtos P/A em presença de micelas (CTAB, SDS e SDP) refletem a formação preferencial de P. Esta preferência foi analisada considerando os possíveis estados de transição envolvidos. Finalmente descreve-se uma metodologia simples para determinação rápida da homogeneidade dos detergentes derivados de sais de amônio (distribuição do comprimento de cadeias alquila). Esta técnica é em essência uma eliminação micro-Hoffman, devido a direta injeção do detergente na forma de hidróxido e posterior pirólise no cromatógrafo a gás. Como tal, quantidades negligíveis de detergente são requeridas, como também os passos de isolamento e manipulação (e eventuais erros sistemáticos) associados com a eliminação de Hoffman convencional, seguidos por análise no cromatógrafo a gás, são evitados. / The alkaline hydrolysis of N-alkyl-4-cyano pyridinium ions (RCP) in aqueous solution was characterized with respect to the eftects on pH, ionic strength (&#181;) and medium dieletric constant (D) on the reaction. Alkaline hydrolysis of RCP results in the formation of two products, i.e., the corresponding N-alkyl-4-carboxamidopyridinium ion (A) and N-alKyl-4-pyridone (P). In aqueous solution the P/A product ratio increases with pH, attaining a limiting value of 1,75 at high pH for all the RCP. In water-dioxane mixture, however, there is preferential formation of P. The observed pseudo-first-order rate constant (k&#968; ) for hydrolysis of the RCP in aqueous solution (&#181; =0,02) varies with pH according to: LOG k&#968; = 1,0702 pH - 14,3.The effect of changes in &#181; or D on k&#968; were analysed within the framework of the models of Debye-Huckel (Robinson, R.A. and Stockes, R.H. in \"Electrolyte Solutions\", 1955 ) and Brönsted- Christiansen - Scatchard (Amis, E.S. in \"Solvent Effects on Reaction Rates and Mechanisms\", 1966) . These dependences of k&#968; and of the P/A product ratio on pH, &#181; and D served as a basis for rationalization of the effects of detergents of various structural types on both the rate of alkaline hydrolysis of the RCPand the resultant produc ratio. In Buffered micellar solutions o hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), k&#968; for alkaline hydrolysis of the N-methyl-4-cyanopyridinium ion (MCP) is independent of detergent concentration. In contrast, k&#968; increases with (CTAB) above the critical micelle concentration (CMC) for the N-Butil (BCP), N-octyl (OCP) and N-dodecyl-4 cyanopyrydinium (DCP) ions. In the case of DCP, the maximum value of k&#968; in the presence of CTAB (k&#968; max) is 200 times greater than k&#968; in the absence of CTAB (ko&#968; ). The effect of CTAB on k&#968; for alkaline hydrolysis of DCP was analyzed quantitatively using the conceptual model for ion exchange (Quina, F.H. and Chaimovich, H. J.Phys.Chem. 83, 1844 (1979)). The results of this analysis indicate that the second order rate constant for hydrolysis in the micellar phase (km2) is an order of magnitude greater than that in the aqueous phase (ko<sub2). This difference betwen km2 and ko2 can be reproduced by assuming a reaction environment with D=32 and &#181; = 3. Micellar sodium dodecyl sulfate (SDS) inhibit the rate of alkaline hydrolysis of all the RCP. Nonetheless, total inhibition is not observed, even in the case of DCP, which is completely incorporated into the micellar phase. Using the theory of ion exchange in micellar solutions, explicitly consideration of the ionic product of water in the micellar phase (Kw) leads to expression for the external (free) N+a dependence of the local pH at the SDS micellar surface. Quantitative analysis of the rate data for the alkaline hydrolysis of the RCP, assuming km2= 10 ko2, furnishes the result that Kw= 0,025 Kw, where Kw is the product of water in the aqueous phase.In micellar solutians of 3-(N,N-dimethyl-N-dodecylammonium) propane-l-sulfanate (SDP), k&#968; for alkalyne Hydrolysisof DCP increases, the ratia k&#968;max/ko&#968; attaining a value of ca. 15. The observed rate acceleration is suggested to be due to the existence of a dipolar potencial field at the SDP micellar surface. As in the case of water-dioxane mixtures, the P/A product ratio in the presence of detergent micelles (CTAB, SDS and SDP) reflects preferential formation of P. This preference was analyzed on the basis of considerations of possible transition states involved. Finally, a simple methodology for rapid determination of the homogeneity (distribution of alkyl chain lengths) of ammonium-derived detergents is described. This technique is in essence a micro Hoffmannelimination effected by direct injection pyrolysis glpc of the detergent in the hydroxide form. As small negligible quantities of detergent are required and the product isolation and manipulation steps and attendant systematic errors) associated with a conventional Hoffmannelimination, followed by glpc analysis of the products are circunve ted.

Com o crescente clamor da sociedade por tecnologias mais benignas ao ambiente, as reações de síntese orgânica devem se guiar por práticas mais sustentáveis. Nesse campo, o conceito da Green Chemistry e seus doze princípios são um norte para o desenvolvimento de novas rotas. Neste estudo, tem-se buscado a redução ou eliminação do uso de solventes e a adaptação dos sistemas de reação para operação em temperatura ambiente. O objetivo principal consiste da preparação de compostos nitrogenados com potencial aplicação como intermediários de fármacos, através de processos de redução, oxidação e cicloadição. Na primeira etapa, aldeídos aromáticos (benzaldeído, 4-anisaldeído, furfural, acetato de vanilina e vanilina) e aminas primárias (anilina, benzilamina e furfurilamina) foram combinados de maneiras diferentes, à temperatura ambiente, para originar nove iminas distintas. Na segunda etapa, as iminas foram reduzidas às aminas secundárias correspondentes com NaBH4 ativado por B(OH)3, em condições preferencialmente livres de solvente. Na etapa seguinte, nitronas foram preparadas por oxidação das aminas secundárias com H2O2 na presença de Na2WO4.2H2O como catalisador. Por fim, sete das nitronas geradas nesse processo foram tratadas com compostos vinílicos, notadamente o n-butil vinil éter, a N-vinil caprolactama, e a quinidina, visando à formação de isoxazolidinas por cicloadição 1,3-dipolar. / With the growing clamor of the society for technologies more benign to the environment, the reactions of organic synthesis should be guided by more sustainable practices. In this field, the concept of Green Chemistry and their twelve principles guide the development of new routes. In this study, we have sought to reduce or eliminate the use of solvents, and the adaptation of reactive systems for operation at room temperature. The main goal consists of preparing nitrogen compounds with potential use as pharmacon intermediates, through processes of reduction, oxidation and cycloaddition. In the first stage, aromatic aldehydes (benzaldehyde, furfural, 4-anisaldehyde, vanillin acetate and vanillin) and primary amines (aniline, benzylamine and furfurylamine) were combined in different ways, at room temperature, to create nine different imines. In the second stage, the imines were reduced to the corresponding secondary amines with NaBH4, with activation by B(OH)3, in rather solvent-free conditions. In the next step, nitrones were prepared by oxidation of the secondary amines with H2O2 in the presence of Na2WO4.2H2O as catalyst. Finally, seven nitrones were treated with vinyl compounds, especially n-butyl vinyl ether, N-vinyl caprolactam, and quinidine, for the formation of isoxazolidines by 1,3-dipolar cycloaddition.

O interesse acadêmico por tioésteres vem de longa data devido ao papel que desempenham em processos biológicos. A presente dissertação versa sobre as reações de Diels-Alder de tiocinamatos e cinamatos de metila p-substituídos por grupos atraentes e repelentes de elétrons, com ciclopentadieno em diferentes condições reacionais e na presença de diversos ácidos de Lewis. Diversos ácidos de Lewis, tais como Ti(OBu-n)4, ZnCI2, BF3&#183;OEt2, TiCl4, AICl3 brometo de borocatecol e BBr3, que geralmente são utilizados em reações de Diels-Alder, foram testados. Entre esses catalisadores, apenas brometo de borocatecol nos forneceu os adutos esperados, com total estereosseletividade endo na maioria dos casos. O emprego de diferentes meios reacionais, como água e solução etérea 5M de perclorato de lítio em éter também foi avaliado, no entanto não obtivemos resultados positivos. Sugerimos que a forte complexação do oxigênio carbonílico do dienófilo com o átomo de boro do catalisador, suposição esta confirmada com dados de RMN de 1H, e interações secundárias expliquem a eficiência desse catalisador nas reações de Diels-Alder em questão. Um estudo da reatividade dos tiocinamatos acima citados frente à redução catódica também foi apresentado nesta dissertação. Essas eletrólises, foram realizadas a potencial constante em solvente aprótico polar, fornecendo hidrodímeros cíclicos com bons rendimentos e total diastereosseletividade trans-trans. / The aim of this work is to study Diels-Alder reactions of methyl thiocinnamates, substituted at the para position by electron-donating and electron-withdrawing groups, as well as their corresponding ester analogues, towards cyclopentadiene in the presence of Lewis acid catalysts. Several Lewis acids, such as Ti(OBu-n)4, ZnCI2, BF3&#183;OEt2, TiCl4, AICl3 boroncatechol bromide and BBr3, which are usually employed in Diels-Alder reactions, were tested. Only boroncatechol bromide led to the expected adducts with total stereoselectivity in almost all cases. The use of water or a 5 mol&#183;L<SUP-1 ethereal solution of lithium perchlorate did not give good results. We believe the results obtained by the use of boroncatechol bromide are due to the strong complexation of the dienophile carbonyl oxygen with the boron atom, which has been confirmed by 1H NMR, and to secondary interactions. The cathodic reduction of the above thiocinnamates is also presented. The electrolyses, carried out potentiostatically in a polar aprotic solvent, led exclusively to the trans-trans cyclic hydrodimers in good yields.

A finalidade deste trabalho é o estudo de reações de carbânions de sulfóxidos funcionalizados com reagentes sulfenilantes, pelo emprego de dois métodos: fase homogênea e transferência de fases. A revisão bibliográfica apresentada demonstra que trata-se de reações novas e que, entretanto, outras reações de carbânions de sulfóxidos funcionalizados, tais como alquilações, acilações, condensações com compostos carbonílicos e adições de Michael, já tinham sido descritas. Por outro lado, poucas reações de sulfinil carbânions tinham sido efetuadas pelo emprego do método de transferência de fases. As reações de sulfenilação em fase homogênea de &#945;-sulfinil cetonas aromáticas (Ia-d), e cíclicas (II), &#945;-sulfinil ésteres (IIIa,b) e tioéster (IV) foram efetuadas pelo emprego de NaH/DMSO e de dimetildissulfeto ou metanotiossulfonato de metila (MeSO2SMe). Com exceção do composto (IIIb) que não reagiu, em todos os casos foram obtidos compostos monossulfenilados ainda não descritos na literatura. Os rendimentos variavam entre 25-90%, na ordem: Ib > Ia > IVa > Ic > Id > IIIa > II. As reações de sulfenilação em transferência de fases foram efetuadas pelo emprego de dois procedimentos distintos: o de extração do íon-par (A) e o sistema Sólido-líquido (B). Os compostos Ia, IIIa e IVb foram submetidos à sulfenilação pelo procedimento A, em que usou-se NaOH/CH2Cl2/Bu4NHSO4 e MeSO2SMe. Enquanto Ia e IIIa renderam produtos monossulfenilados em baixos rendimentos, IVb não reagiu. As reações de sulfenilação pelo procedimento B, usando-se K2CO3/&#934;H/TEBA e MeSO2SMe foram efetuadas com os compostos Ia-d, IIIa e IVb e mostraram-se mais satisfatórias do que pelo procedimento A, pois todos reagiram, rendendo produtos monossulfenilados. O rendimento do composto IIIa era apenas de 20% , mas os rendimentos dos outros derivados variavam entre 40-67%. Observou-se, através da análise de RMN-1H, em todos os derivados sulfenilados, a presença de dois diastereoisômeros em quantidades iguais. Entretanto, substituindo-se o TEBA por um sal de quinínio quirálico, no caso de duas sulfinil cetonas (Ia e Ic) os compostos sulfenilados correspondentes mostraram uma relação diastereomérica de 4:1. O trabalho apresenta também os resultados de decomposição térmica de sulfinil cetonas monossulfeniladas, efetuado com a finalidade de investigar a aplicabilidade sintética destes compostos. A obtenção de &#945;-cetotioésteres é interpretada como uma reação de Pummerer não catalisada e se constitui em um método alternativo de preparação destes compostos. A decomposição térmica de sulfinil cetonas não sulfeniladas, efetuada para fins de comparação, mostrou-se mais complexa e de difícil interpretação. / The scope of this work consists of a study of reactions of carbanions of functionalyzed sulfoxides with sulfenylating reagents, employing two methods: in the homogeneous phase and by the phase transfer. The literature review, which is presented, shows that although these reactions are new, some other reactions of the carbanions of the functionalyzed sulfoxides, such as alkylations, acylations, condensations with carbonyl compounds and Michael addition, have been already reported. Furthermore, a small number of reactions of sulfinyl carbanions by phase transfer method has been described. The sulfenylation reaction, in the homogeneous phase of the &#945;-sulfinyl aromatic (Ia-d) and cyclic (II) ketones, &#945;-sulfinyl esters (IIIa,b) and thioesters (IVa,b) were performed employing NAH/DMSO and dimethyldissulfide or methyl methanethiosulfonate (MeSO2SMe). Except for the compound (IIb), which showed to be unreactive, in all other cases the monosulfenylated derivatives, not reported previously in the literature, were obtained. The yields of these compounds of 25-90% follow the order: Ib > Ia > IVa > Ic > Id > IIIa > II. The sulfenylation reactions by the phase transfer method were performed employing two different procedures: ion-pair extraction (A) and solid-liquid system (8). The procedure (A) was applied to the compounds Ia, IIIa and IVb, using NaOH/CH2Cl2/Bu4NHSO4 and MeS02SMe. While Ia and IIIa yielded the monosulfenylated derivatives in good yields, IVb remained unchanged. The sulfenylation reactions by procedure (B), using K2CO3/&#934;H/TEBA and MeSO2SMe, carried out with the compounds Ia-d, IIIa and IVb, showed to be more satisfactory than by procedure (A), as all compounds afforded the monosulfenylated derivatives. The yield of compound IIIa was only of 20%, but those for other compounds were of 40-67%. The 1H-NMR analysis of the sulfenylated derivatives showed the presence of two diastereomers in equal quantities. It was possible, by replacement of TEBA by a quiral quininium salt, for the case of two sulfinyl ketones (Ia and Ic), to obtain the corresponding sulfenylated derivatives of diastereomeric ratio 4:1. This work presents also, having in application, the thermal decomposition monosulfenylated sulfinyl ketones. The mind the synthetic reaction of the obtention of the &#945;-ketothioesters is interpreted as a non catalyzed Pummerer reaction and may be considered as an alternative method for preparation of these compounds. The thermal decomposition of the non-sulfenylated sulfinyl ketones performed for comparison, showed to be more complex and hardly to be interpreted.

A presente tese contém as reações de sulfenilação ainda não descritas na literatura de compostos &#945;-sulfonil carboxílicos, tais como ácidos, ésteres e &#947;-butirolactona. Dois métodos distintos são elaborados: 1) em meio homogêneo, no caso dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos; 2) em catálise de transferência de fase, na sulfenilação dos ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos e da &#947;-butirolactona. A apresentação e discussão dos resultados é precedida por duas revisões bibliográficas. A primeira trata das reações de sulfenilação em meio homogêneo de compostos carboxílicos e de sulfonas. A segunda apresenta as reações em catálise de transferência de fase, destacando as condições experimentais e os aspectos mecanísticos das reações. Devido ao fato de serem escassos na literatura os exemplos de reações de carbânions com agentes sulfenilantes em CTF, foram por nós apresentadas as reações de alquilação. As reações de sulfenilação dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos em meio homogêneo, empregando NaH/DMSO e dimetildissulfeto, conduziram às sulfonas &#945;-sulfeniladas, com desprendimento de CO2(g). O estudo mecanístico destas reações indicou dois caminhos diferentes, dependendo da estrutura dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos estudados. No caso dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos &#945;-alquil substituídos, ocorre inicialmente a formação do diânion, que em seguida é sulfenilado e finalmente, no work-up, descarboxilado e protonado. (Ver arquivo). No caso dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos &#945-aril substituídos, a descarboxilação ocorre logo após a adição de base, com a formação de carbânion, o qual ataca o agente sulfenilante. (Ver arquivo). A sulfenilação pelo método de transferência de fase, utilizando-se K2CO3/benzeno como base, BTEAC como catalisador e metanotiossulfonato de metila como agente sulfenilante, não se mostrou satisfatória no caso dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos, mas sim no caso dos ésteres correspondentes. Os ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos, tanto &#945;-alquil como &#945;-aril substituídos, renderam os produtos sulfenilados em bons rendimentos. Entretanto, o passo reacional seguinte, hidrólise alcalina, com a finalidade de se obter as sulfonas &#945;-sulfeniladas, somente foi bem sucedida no caso dos ésteres sulfenilados &#945;-alquil substituídos, sendo que no caso dos ésteres sulfenilados &#945;-aril substituídos foram obtidos produtos secundários. (Ver arquivo). É apresentada uma comparação entre os rendimentos e os tempos de reação destes dois métodos distintos, ou seja, sulfenilação em meio homogêneo dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos e sulfenilação em transferência de fase dos ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos correspondentes, seguida de hidrólise, e mostrada a vantagem deste último na obtenção das sulfonas &#945;-sulfeniladas. Foi observado que tanto na sulfenilação dos ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos em meio homogêneo como também na dos correspondentes ésteres em CTF a reação é influenciada pelos fatores estéricos. Além do interesse sintético na obtenção de sulfonas alifáticas &#945;-sulfeniladas, é também apresentada a importância dos ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos alifáticos e aromáticos como precursores de &#945;-ceto ésteres, compostos de interesse biológico, sendo esta conversão efetuada através da decomposição térmica. No estudo de sulfenilação da &#945;-sulfonil &#947;-butirolactona foi verificado que, ao contrário dos ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos, a reação pelo emprego de K2CO3 ocorre sem o auxílico do catalisador, sendo o rendimento do produto sulfenilado semelhante ao da reação em meio homogêneo pelo emprego de NaH/DMSO. Este fato, indicativo de que a reação de sulfenilação da &#945;-sulfonil &#947;-butirolactona ocorre na interface, foi explicado em termos da maior reatividade do carbânion correspondente. As tentativas de decomposição térmica e em meio ácido da &#945;-sulfonil &#947;-butirolactona &#945;-sulfenilada não conduziram à &#945;-ceto lactona desejada, de interesse biológico, e a falta de reatividade é interpretada em termos mecanísticos. (Ver arquivo). O estudo acima apresentado mostrou que as reações de sulfenilação de compostos carboxílicos ativados pelo grupo sulfonila ocorrem através de carbânions formados de duas maneiras diferentes: 1) ataque de base sobre o carbono ativado, seja em meio homogêneo ou em CTF; 2) descarboxilação do sal sódico do ácido carboxílico, que ocorre em meio homogêneo. No decorrer do presente estudo foram sintetizados vinte e cinco compostos ainda não descritos na literatura, entre eles: cinco ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos, dois ácidos &#945;-sulfonil carboxílicos, uma &#945;-sulfonil lactona, cinco sulfonas &#945;-sulfeniladas, uma &#945;-sulfonil lactona &#945;-sulfenilada e onze ésteres &#945;-sulfonil carboxílicos a-sulfenilados. / This thesis presents new sulfenylation reactions of some &#945;-sulfonyl carboxylic compounds, such as carboxylic acids, esters ad &#947;-butyrolactone. Two different methods have been developed: 1) in the homogeneous media for the &#945;-sulfonyl carboxylic acids and 2) in phase transfer catalysis for the corresponding esters and &#947;-butyrolactone. The literature data on the sulfenylation reactions in homogeneous media for carboxylic compounds and sulfones are presented. As there are few examples in the literature for the sulfenylation reactions in PTC, the data for the alkylation reactions were collected. The reactions of &#945;-sulfonyl carboxylic acids with NaH/DMSO and methyl disulfide let to the corresponding &#945;-sulfenylated sulfones with evolution of CO2(g). The mechanistic studies showed that this reaction may occur through two different routes, A and B, in dependence on the substrate structure. (See file). A new procedure of sulfenylation by phase transfer method was elaborated in the case of &#945;-sulfonyl carboxylic esters, employing K2CO3/benzene as base and methyl methanethiolsulfonate as sulfenylating agent to give the corresponding &#945;-sulfenylated products. The latter, only in the case of the &#945;-alkylsubstituted derivatives, afforded by alkaline hydrolysis &#945;-sulfenylated sulfones. (See file). The comparison on the efficiency of these two different methods for obtention of &#945;-sulfenylated sulfones showed that the phase transfer procedure, followed by hydrolysis, is more advantageous. &#945;-Sulfenylated sulfonyl esters, &#945;-alkyl as well as &#945;-aryl substituted, showed to be also intermediates, through thermal decomposition, of the corresponding &#945;-keto esters, of biological interest. The sulfenylation studies of &#945;-sulfonyl-&#947;-butyrolactone, contrary to the sulfenylation of &#945;-sulfonyl esters, showed that the reaction may occur also in the absence of the catalyst. This difference in reactivity, which is indicative of an interfacial reaction, has been attributed to the increased reactivity of the &#945;-sulfonyly-&#947;-butyrolactone carbanion. The attempts of thermal or acid decomposition of the &#945;-sulfenylated &#945;-sulfonyl-&#947;-butyrolactone to yield the corresponding &#945;-keto derivative failed. (See file). Resuming, the sulfenylation reactions of the carboxylic compounds, activated by the &#945;-sulfonyl group, may occur through carbanions, which are originated either by attack of base on the &#945;-carbon atom or from decarboxylation of the carboxylates. In the course of the present study twenty five new compounds were prepared, including five &#945;-sulfonyl carboxylic esters, two &#945;-sulfonyl carboxylic acids, one &#945;-sulfonyl lactone, five &#945;-sulfenylated sulfones, one &#945;-sulfenylated &#945;-sulfonyl lactone and eleven &#945;-sulfenylated &#945;-sulfonyl carboxylic esters.

Os iodo-&#946;-enaminoésteres cíclicos 13, 14, 15 e 16 (heterociclos nitrogenados de 5 membros) foram preparados pela iodociclização dos alquenil-&#946;-enaminoésteres 7, 8, 9 e 10, respectivamente, com modificações na metodologia. Os tempos de reação foram diminuídos e o método de purificação foi modificado. Visando à extensão da metodologia para a obtenção de heterociclos nitrogenados de 6 membros, foi testada a iodociclização dos alquenil-S-enaminoésteres 11 e 12. O composto 11 forneceu o produto esperado 17 em 51% de rendimento enquanto que o composto 12 não sofreu ciclização nestas condições, porém ao modificá-las foi obtido composto 18\', via lactonização.As reações de desidroalogenação dos compostos 13, 14, 15 e 16 levaram aos produtos esperados 19, 20, 21 e 22, com rendimentos de 93, 99, 75 e 93%, respectivamente. O composto 17 não gerou nenhum produto nestas condições, mas ao modificá-las obteve-se o composto 23\', resultante de substituição nucleofilica interna, com 79% de rendimento. Nestas condições, os compostos 15 e 16 sofreram eliminação de HI gerando os compostos 21\' e 22\', respectivamente. / Cyclic iodo-&#946;-enaminoesthers 13, 14, 15 e 16 (five-membered nitrogen heterocycles) were prepared by iodocyc1ization of alkenyl-&#946;-enaminoesthers 7, 8, 9 e 10, respectively, with modifications in the method. The reaction times were diminished and the method of purification was changed. In order to extend this metodology to obtain six-membered nitrogen heterocycles, the iodocyclization of the alkenyl-&#946; enaminoesthers 11 and 12 was tested. Compound 11 furnished the expected product 17 in 51% yield while compound 12 did not undergo cyclization in such conditions, however by changing them compound 18\' was obtained, via lactonization. The dehalogenation reaction of compounds 13, 14, 15 and 16 afforded the expected products 19, 20, 21 and 22, in 93, 99, 75 and 93% yield, respectively. Compound 17 did not furnish any products in these conditions, but modifying them compoud 23\' was obtained, resulting from a internal nucleophilic substitution, in 79% yield. In these conditions, compounds 15 and 16 underwent HI elimination giving compounds 21\' e 22\', respectively.