Orientador: Elizabete Jordão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T00:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lobao_ValeriaBueno_D.pdf: 3780203 bytes, checksum: 315ac76fae8d7733eccb6c464d3f6a1f (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho se propõe a verificar qual é o sistema mais eficiente na hidrogenação do citral a álcoois insaturados: Pt-Fe/Ti¿O IND. 2¿, Rh-Sn/Ti¿O IND. 2¿ ou Rh-Sn/Si¿) Ind. 2¿. Catalisadores contendo 1% de Rh e relação atômica Sn/Rh = 0,92 foram preparados pelo método de coimpregnação com excesso de solução a partir dos respectivos cloretos. Após a impregnação, os materiais precursores foram secos e reduzidos. O catalisador Rh-Sn/Ti¿O IND. 2¿ recebeu três tratamentos térmicos diferentes: uma parte foi diretamente reduzida em baixa temperatura ('250 GRAUS¿C/4h); outra parte foi reduzida em temperatura elevada ('400 GRAUS¿C/4h) e uma terceira parte foi submetida a uma etapa de calcificação ('500 GRAUS¿C/3h) anteriormente à redução ('400 GRAUS¿C/1h). O catalisador Rh-Sn/Si¿O IND. 2¿ foi reduzido a '400 GRAUS¿C/4h. os materiais Pt-Fe/Ti¿O IND. 2¿ foram reduzidos em duas temperaturas diferentes: '190 GRAUS¿C/4h e '400 GRAUS¿/4h. As técnicas de caracterização físico-química empregadas foram: Análise Termogravimétrica, Redução a Temperatura Programada, Espectroscopia Mossbauer, Quimissorção de 'H IND. 2¿ e Titulação 'H IND. 2¿-¿O IND. 2¿. As reações de hidrogenação do citral foram realizadas a 50 bar de 'H IND. 2¿ e '126 GRAUS¿C sob agitação de 1500 r.p.m. A adição de promotores (Sn e Fe) conduz a aumentos sensíveis de seletividade as álcoois insaturados, geraniol e nerol, tendo-se em vista que, sobre catalisadores monometálicos à base de ródio suportado a produção do aldeído saturado (citronelal) é preferencial... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work intends to verify which is the most efficient system in the hydrogenation of citral to unsaturated alcohols: Pt-Fe/Ti¿O IND. 2¿, Rh-Sn/Si¿O IND. 2¿. Catalysts having 1% of Rh and Sn/Rh = 0,92 (at/at), 4,7% of Pt and 0,3% of Fe were prepared by the wet impregnation from chlorated precursors solutions, thereafter they were dryed. Rh-Sn/Ti¿O IND. 2¿ was submitted to a three different treatments: a fraction of these materials was directly reduced at low temperature ('250 GRAUS¿C/4h) and other at high temperature ('400 GRAUS¿C/4h); another fraction was earlier submitted to a calcinations treatment ('500 GRAUS¿C/3h) prior to reduction ('400 GRAUS¿C/1h). Rh-Sn/Si¿O IND. 2¿ was directly reduced at '400 GRAUS¿C/4h and the Pt-Fe/Ti¿O IND. 2¿ catalysts was reduced at two different temperatures: '190 GRAUS¿C/4h and '400 GRAUS¿C/4h. The characterization techniques used in this study were: Termogravimetric Analysis, Temperature Programmed Reduction, Mossbauer Spectroscopy, 'H IND. 2¿ Chemisorption and ¿H IND. 2¿-'O IND. 2¿ Titration. The reactions of hidrogenation of citral were realized to 50 bar of 'H IND. 2¿ and '126 GRAUS¿C with stirring speed of 1500 r.p.m. the addition of promoters (Sn and Fe) leads to increments of selectivity to unsaturated alcohols, geraniol and nerol, taking account that the formation of saturated aldehyde (citronellal) is preferential in the presence of rhodium monometallic supported catalysts... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Regina Buffon / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_JoseDanielRibeirode_D.pdf: 4250480 bytes, checksum: b3118a291b7ace284d7cc6991666bf45 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Durante el transcurso de la presente Tesis Doctoral se estudió el proceso de formación por vía electroquímica y la caracterización de nanoestructuras unimetálicas de Pd y Rh, así como también del par bimetálico Rh-Pd, sobre sustratos carbonosos de HOPG y CV. Para ello, se emplearon técnicas electroquímicas convencionales y de caracterización superficial, tales como microscopía STM y AFM ex-situ, SEM, EDX y XPS. Las potenciales propiedades electrocatalíticas para la reacción de hidrógeno fueron analizadas para el sistema bimetálico Rh-Pd/CV. Inicialmente, se analizó la electrodeposición de los metales individuales, Pd y Rh, sobre HOPG y CV. Para ambos sustratos, la deposición metálica siguió un mecanismo de nucleación y crecimiento 3D controlado por difusión. Los depósitos logrados fueron caracterizados por AFM corroborando el mecanismo propuesto. En todos los casos, se pudieron analizar los sitios activos preferenciales para la nucleación, morfología y el tamaño de los cristales generados. Para el sistema Pd/HOPG, fue posible obtener, dependiendo de las condiciones de polarización empleadas, estructuras unidimensionales sobre los bordes de escalón del sustrato. Además, se logró demostrar la deposición espontánea de Rh sobre HOPG activado. Las imágenes de AFM mostraron cristales de diversos tamaños y formas, generando principalmente grandes aglomerados con el incremento del tiempo de inmersión. El análisis EDX confirmó la presencia de C y Rh en la superficie del sustrato. Seguidamente, fue posible generar estructuras bimetálicas Rh-Pd/CV, mediante la deposición secuencial de los metales, aplicando escalones potenciostáticos, a partir de electrolitos conteniendo los cationes individuales. La caracterización por AFM mostró cristales cuasi-hemisféricos distribuidos uniformemente sobre la superficie y el análisis XPS detectó la presencia de ambos metales, constituyendo una estructura tipo core-shell. Finalmente, se analizó cualitativa y cuantitativamente, el efecto electrocatalítico de las nanoestructuras bimetálicas de Rh-Pd generadas frente a la reacción del electrodo de hidrógeno (HER). El modelo Volmer-Heyrovsky-Tafel (VHT) fue utilizado para obtener el conjunto de parámetros cinéticos, simulando perfectamente el comportamiento de esta reacción en un amplio rango de sobrepotenciales. / During the curse of the present Doctoral Thesis, the electrochemical formation process and the characterization of Pd and Rh metallic nanostructures, as well as the Rh-Pd bimetallic pair, were studied on HOPG and CV carbonaceous substrates. For this purpose, conventional electrochemical and surface characterization techniques, such as ex-situ STM and AFM, SEM, EDX and XPS were used. The potential electrocatalytic properties for the hydrogen reaction were analyzed for the Rh-Pd/CV bimetallic system. Initially, the electrodeposition of the individual metals, Pd and Rh, on HOPG and CV was performed. For both substrates, the metal deposition followed a diffusion-controlled 3D nucleation and growth mechanism. The obtained deposits were characterized by AFM corroborating the proposed mechanism. In all the cases, it was possible to analyze the preferential active sites for nucleation, the morphology and the size of the generated crystals. For the Pd/HOPG system, it could also be obtained one-dimensional structures on the step edges of the substrate, depending on the polarization conditions employed. It was also demonstrated the spontaneous deposition of rhodium on activated HOPG. AFM images showed crystals of different sizes and shapes, generating mainly large agglomerates with increasing immersion time. The EDX analysis confirmed the presence of C and Rh on the substrate surface. Afterwards, it was possible to generate Rh-Pd/CV bimetallic nanostructures by the sequential deposition of the metals, applying potentiostatic steps, from electrolytes containing the individual cations. The AFM characterization showed quasi-hemispherical crystals uniformly distributed on the surface and the XPS analysis confirmed the presence of both metals, constituting a core-shell type structure. Finally, the electrocatalytic effect of the Rh-Pd bimetallic nanostructures, towards the hydrogen electrode reaction (HER), was qualitatively and quantitatively analyzed. The Volmer-Heyrovsky-Tafel (VHT) model was used to obtain the set of kinetic parameters, perfectly simulating the behaviour of this reaction in a wide range of overpotentials.

Orientador: Carlos Roque Duarte Correia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:03:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azambuja_Franciscode_D.pdf: 29528823 bytes, checksum: e651bbfc392063bea6be92abe74dbcba (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho, ativações C-H catalisadas por Pd(II) e Rh(III) foram exploradas para a obtenção de moléculas com potencial atividade biológica, em especial 1,1- e 1,2-diariletanos. Para o paládio, foi investigada a hidroarilação de alcinos de Fujiwara como um método rápido, brando e direto para a obtenção de ?-aril-?-heteroaril acrilatos. Inicialmente, o mecanismo desta reação foi estudada através de estudos de espectrometria de massas e ressonância magnética nuclear para elucidar a atuação do catalisador e os fatores envolvidos na estereosseletividade. Após este estudo, as condições reacionais foram reavaliadas para preparação de ?-aril-?-heteroaril acrilatos em bons rendimentos e seletividades. O paládio também foi usado como catalisador de arilações de Heck-Matsuda empregadas como etapa-chave na síntese de anidridos maleicos diarilados, a partir dos quais novos análogos de combretastatina A4 foram preparados. Estes novos análogos e os adutos da hidroarilação de alcinos de Fujiwara foram submetidos a testes de atividade antiproliferativa em células tumorais humanas. De maneira geral, os produtos de Fujiwara apresentaram melhores perfis de atividades, em especial para linhagens de células de rim e ovário, enquanto que os derivados de anidrido maleico diarilado mostraram-se muito pouco ativos para todas as linhagens. Esta ausência de atividade foi atribuída a interações estéreas desfavoráveis detectadas em estudos preliminares de docagem. Por último, ativações C-H catalisadas por 1,2,3,4,5-pentametilciclopentadienilródio(III) ([Cp*Rh(III)]) foram estudadas em dois projetos diferentes, um envolvendo 1,3-diinos e outro com ?-halo/pseudohalocetonas como parceiros de acoplamento, para a obtenção de diversos bis-heterociclos adjacentes e N-heterociclos monossubstituídos, respectivamente, com ênfase à preparação de núcleos isoquinolona / Abstract: New Pd(II) and Rh(III) catalysed C-H activations methods were developed to the obtaining of potential biologically active molecules, particularly 1,1- e 1,2-diarylethanes. With palladium, the Fujiwara¿s hydroarylation of alkynes was investigated as a fast, mild and direct method to the synthesis of ?-aryl-?-heteroaryl acrylates. Initially, the mechanism of this reaction was studied using nuclear magnetic resonance and mass spectrometry to elucidate the catalyst role and the key factors controlling the stereoselectivity. After, the reaction conditions were optimized in order to prepare the ?-aryl-?-heteroaryl acrylates in good yields and selectivities. The palladium was also applied as catalyst to the Heck-Matsuda arylations employed as the key step to the synthesis of non-symmetric diaryl maleic anhydrides. From such compounds new combretastatin A4 analogs were produced. These new compounds and the Fujiwara adducts were tested against several human tumor cells. The results were much better to the Fujiwara products, especially to kidney and ovary tumor cell lines. In contrast, the diaryl maleic anhydrides derivatives showed very low activity for all kinds of cells tested. This absence of activity was attributed to unfavorable steric interactions detected in preliminary docking studies. Last, the C-H activations catalysed by 1,2,3,4,5-pentamethylciclopentadienylrhodium(III) ([Cp*Rh(III)]) were explored in two different projects: 1) the C-H activation/1,3-diyne strategy to the synthesis of adjacent bis-heterocycles and 2) ?-halo/pseudohaloketones as oxidized alkyne equivalents to the selectively preparation of monosubstituted N-heterocycles, in particular the isoquinolone core / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

No description available.

[ES] La presente tesis doctoral se centra en la investigación y desarrollo de catalizadores avanzados con aplicaciones en la industria química. Desde la síntesis de nanopartículas de Rh2P hasta la exploración de catalizadores de cobalto dopados con heteroátomos, se ha buscado no sólo la eficiencia catalítica, sino también minimizar el impacto de estos procesos, permitiendo la producción de productos químicos esenciales con un menor consumo de recursos. Se ha investigado el proceso de síntesis de nanopartículas de Rh2P soportadas por impregnación húmeda seguida de pirólisis para su uso en reacciones de hidroformilación. Para ello, se han descrito y comparado dos métodos que se diferencian en los precursores empleados: uno a partir de un único precursor de fósforo y rodio y el otro a partir de dos precursores separados. Posteriormente, se ha realizado una caracterización de los materiales que ha permitido relacionar la forma de incorporar el fósforo con la composición de las partículas, determinando que el contenido de óxido de rodio es mayor cuando se emplean dos precursores. Para analizar la contribución del fósforo en el sistema se han preparado nanopartículas de rodio metálico soportadas para estudiar la influencia del fósforo en la composición y el tamaño de partícula. Se han analizado otros aspectos como la carga metálica, la temperatura de pirólisis y el uso de diferentes soportes empleando la microscopía electrónica; y se ha estudiado su capacidad de disociación de hidrógeno mediante ensayos de intercambio isotópico. Tras la caracterización de los materiales, éstos se han empleado como electrocatalizadores en la reacción de evolución del hidrógeno, en la que se ha estudiado su aplicabilidad a pH ácido, básico y neutro con bajas cargas de metal. Se ha demostrado que las especies de Rh2P son más activas que las de Rh metálico en la producción de hidrógeno y que el método de síntesis influye en la actividad catalítica. Para completar los ensayos experimentales, se han realizado cálculos DFT que han permitido comprobar por un lado la influencia de los defectos en la red de Rh2P y por otro, si las capas de carbono son efectivas en la protección de las nanopartículas. Se han aplicado los materiales de Rh y Rh2P en la hidroformilación de olefinas donde se ha estudiado la actividad catalítica, la influencia del fósforo y la estabilidad de los catalizadores. Se ha demostrado que el material Rh2P-1@C, obtenido a partir de un solo precursor de rodio y fósforo, es un sustituto viable del catalizador homogéneo RhCl(PPh3)3 ya que las energías de activación calculadas son muy cercanas entre sí. Se ha estudiado la influencia de algunos parámetros en la estabilidad del catalizador, como la temperatura de pirólisis a la que se sintetiza el material, demostrando que existe una relación inversa entre la temperatura de pirólisis y la cantidad de metal lixiviado durante la reacción. Otro factor estudiado es el del soporte, donde además del carbón se han empleado óxidos inorgánicos (Al2O3, CeO2, La2O3, ZnO), poniendo de manifiesto la superioridad del carbón como soporte no sólo en términos de actividad catalítica, sino de estabilidad del material. El catalizador Rh2P-1@C ha sido satisfactoriamente probado en reacciones de hidroformilación de etileno en un reactor de lecho fijo y en la reacción de hidroaminometilación. Como alternativa a los materiales de rodio, se han desarrollado catalizadores de cobalto dopados con heteroátomos (fósforo y nitrógeno). Éstos se han empleado en la hidroformilación de olefinas, donde se ha evaluado la influencia del dopaje en la actividad catalítica y en su estabilidad. Se ha comprobado la efectividad del recubrimiento del carbón dopado con nitrógeno al aumentar su estabilidad en comparación con las nanopartículas de cobalto sin recubrir y se ha demostrado que las nanopartículas de Co2P, al contrario que las Rh2P, no son más activas que las de Co metálico. / [CA] Aquesta tesis doctoral es centra en la investigació i la síntesis de nous catalitzadors amb aplicacions en reaccions químics d'interès industrial. Durant el transcurs de la síntesis de les nanopartícules fins a l'estudi de nous catalitzadors, s'ha cercat no únicament l'eficiència catalítica dels processos sinó la disminució de l'impacte dels mateixos. S'ha investigat el procés de síntesis de nanopartícules de Rh2P suportades a través del mètode d'impregnació humida seguida d'un procés de piròlisis, per al posterior ús d'aquests materials en reaccions d'hidroformil·lació. Per tal fi, s'han descrit i comparat dos mètodes de síntesis que es diferencien en els precursors utilitzats: un a partir d'un únic precursor com a font de fòsfor i rodi, i l'altre a partir dels dos precursors - de rodi i fòsfor - per separats. Posteriorment, s'ha portat a terme una caracterització completa de cadascun dels materials preparats que a permès relacionar la forma com s'incorpora el fòsfor el material en funció de la composició de les partícules. Amb l'objectiu d'analitzar la contribució de les espècies de fòsfor en el sistema s'han preparat un material basat en nanopartícules de rodi metàl·lic suportades. S'han analitzat, mitjançant la microscòpia electrònic, com influeixen en aquest paràmetre altres aspectes, com ara: la càrrega metàl·lica, la temperatura de piròlisis i l'ús de diferents suports. Tanmateix, s'ha estudiat la capacitat dissociativa de l'hidrogen per part d'aquests materials mitjançant assajos d'intercanvi isotòpic. Després de la caracterització dels materials, aquests s'han utilitzat com a electrocatalitzadors en la reacció d'evolució de l'hidrogen en la què s'ha estudiat la utilització d'aquests materials, utilitzant una baixa càrrega metàl·lica, en diferents medis (pH àcid, bàsic i neutre). Els treballs han demostrat que les espècies de Rh2P són més actives que les de Rh metàl·lic i que el mètode de síntesis també influeix en l'activitat catalítica. Per a completar la part experimental, s'han realitzat càlculs DFT que han permès comprovar tan la influència dels defectes de la xarxa de Rh2P com la influència de les capes de carboni en quant a la protecció de les pròpies nanopartícules. Tot seguit, els materials de Rh y Rh2P s'han aplicat en la reacció d'hidroformil·lació d'olefines on s'ha estudiat l'activitat catalítica, la influència de les espècies de fòsfor i l'estabilitat dels catalitzadors utilitzats. S'ha demostrat que el material de Rh2P-1@C, obtingut a partir d'un sol precursor de rodi i fòsfor, pot convertir-se en un possible candidat per a substituir el catalitzador homogeni RhCl(PPh3)3. També, s'ha estudiat la influència d'alguns paràmetres relacionats amb l'estabilitat del catalitzador, com ara la temperatura de piròlisis i la quantitat de metall lixiviat durant la reacció. Una altre factor que ha estat objecte d'estudi és el suport, on a més a més del carboni s'han utilitzat òxids inorgànics - Al2O3, CeO2, La2O3 i ZnO - posant de manifest la superioritat del carboni com a suport; no només en termes d'activitat catalítica sinó d'estabilitat del propi material. A més a més, el catalitzador Rh2P-1@C s'ha provat satisfactòriament en reaccions d'hidroformil·lació de l'etilè en un reactor de tipus llit fix, i en la reacció d'hidroaminometil·lació. Com a alternativa als materials de rodi, s'han sintetitzat catalitzadores de cobalt dopats amb heteroàtoms (fòsfor i nitrogen). Aquests materials, s'han utilitzat en la reacció d'hidroformil·lació d'olefines, on s'ha estudiat la influència del dopatge en l'activitat catalítica i en la seva estabilitat. S'ha comprovat que l'efectivitat del recobriment del carbó dopat amb nitrogen augmenta l'estabilitat del catalitzador en front de les nanopartícules de cobalt sense recobriment, i s'ha aconseguit demostrar que les nanopartícules de Co2P, a diferència de les de Rh2P, no resulten ser més actives que les de Co metàl·lic. / [EN] The present doctoral thesis focuses on the research and development of advanced catalysts with applications in the chemical industry. From the synthesis of Rh2P nanoparticles to the exploration of cobalt catalysts doped with heteroatoms, the primary goal has been to enhance not only the catalytic efficiency but also to minimize the environmental impact of these processes. In a time where the transition to clean energy sources and environmentally friendly processes is of utmost importance, advances in catalysis and material synthesis play a crucial role in the quest for more sustainable solutions in the chemical industry. The synthesis of supported Rh2P nanoparticles by wet impregnation followed by pyrolysis has been investigated. Two methods, differing only in the precursors employed, have been described and compared: one using a single precursor of phosphorus and rhodium, and the other using two separate precursors. Material characterization has revealed the relationship between the method of phosphorus incorporation and particle composition, demonstrating that the rhodium oxide content is higher when two separate precursors are used. Additionally, supported metallic rhodium nanoparticles were prepared to study the influence of phosphorus on particle size and composition. In this chapter, other factors have also been analyzed such as metal loading, pyrolysis temperature, and the use of different supports, employing electron microscopy. Finally, the hydrogen dissociation capacity of the catalysts has been compared through isotopic exchange assays, and the presence of carbon patches around the nanoparticles has been studied using Raman spectroscopy. Following material characterization, these materials have been employed as electrocatalysts in the hydrogen evolution reaction, where their applicability at acidic, basic and neutral pH at one of the lowest metal loadings described has been studied. It has been demonstrated that Rh2P species are more active than metallic Rh species in hydrogen production, and the synthesis method influences catalytic activity. To complement experimental assays, DFT calculations have been performed, allowing for an examination of the influence of defects in the Rh2P lattice and an assessment of the effectiveness of carbon layers in protecting the nanoparticles. Rh and Rh2P materials have been applied in the hydroformylation of olefins, where catalytic activity, the influence of phosphorus, and catalyst stability have been investigated. It has been shown that the material Rh2P-1@C, obtained from a single precursor of rhodium and phosphorus, is a viable substitute for the homogeneous catalyst RhCl(PPh3)3, as their apparent activation energies are very close. The influence of parameters affecting catalyst stability, such as the pyrolysis temperature at which the material is synthesized, has been studied, demonstrating an inverse relationship between pyrolysis temperature and the amount of leached metal during the reaction. Another factor studied is that of the support, where, in addition to carbon, inorganic oxides (Al2O3, CeO2, La2O3, ZnO) have been employed, highlighting the superiority of carbon as support not only in terms of catalytic activity but also material stability. At the end of this chapter, the Rh2P-1@C catalyst has been applied in the hydroformylation of ethylene in a fixed-bed reactor and in the hydroaminomethylation reaction. As an alternative to rhodium materials, cobalt catalysts doped with heteroatoms (phosphorus and nitrogen) have been developed. These catalysts have been employed in the hydroformylation of olefins, where the influence of doping on the catalytic activity and leaching has been evaluated. The effectiveness of nitrogen-doped carbon coating in suppressing leaching has been demonstrated compared to undoped cobalt nanoparticles, and it has been shown that Co2P nanoparticles, unlike Rh2P, are not more active than metallic Co nanoparticles. / Galdeano Ruano, CP. (2024). Catalizadores heterogéneos de rodio y cobalto para la hidroformilación de olefinas y la reacción de evolución del hidrógeno [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203121

En la presente memoria se describe el estudio sobre la preparación y reactividad de derivados carbocíclicos de litio, y la preparación y reactividad de derivados de carbenos N-heterocíclicos de paladio y de rodio. En el primer capítulo se estudia la reacción de litiación del clorometilciclopropano y del bromometilciclobutano empleando litio metálico y una cantidad subestequiométrica de un areno, y la posterior reacción de los intermedios de litio generados con distintos compuestos carbonílicos. El uso de DTBB (4,4’-di-terc-butilbifenilo) en THF a –78 oC y en presencia del electrófilo (condiciones de reacción tipo Barbier) dio lugar, tras hidrólisis, a los correspondientes cicloalquilmetilalcanoles. Por el contrario, llevando a cabo el proceso de litiación con naftaleno en dietil éter a 0 ó 25 oC, el intermedio de litio sufre reordenamiento hacia el derivado homoalil-litio o bishomoalil-litio. La posterior reacción con compuestos carbonílicos permite la preparación de alcoholes insaturados. En el segundo capítulo se estudia en primer lugar la preparación de sales de imidazolio funcionalizadas con un grupo hidroxilo, por apertura de epóxidos con imidazol y posterior reacción con haluros de alquilo. A continuación, estas sales se han empleado en la preparación de complejos metálicos de paladio y rodio con un ligando carbeno N-heterocíclico. Los complejos, bien definidos, biscarbénico de paladio [(NHC)2PdCl2] y monocarbénico de rodio [(NHC)Rh(COD)Cl] han sido preparados por metalación directa empleando precursores básicos tanto de paladio como de rodio. Finalmente, se ha estudiado la actividad catalítica de estos complejos en diferentes procesos. El complejo de paladio se ha empleado en la reacción de acoplamiento de Hiyama, en ausencia de fluoruros y por irradicación en microondas, de diferentes (trialcoxi)arilsilanos con bromuros y cloruros de arilo. También se estudio la reacción de acoplamiento de Heck-Matsuda, catalizada por NHC-Pd, de diferentes tetrafluoroboratos de bencenodiazonio con acrilatos, acrilamida, estireno y ciclohexeno. Por otra parte, el complejo de NHC-Rh se ha mostrado activo en la reacción de adición conjugada de ácidos arilborónicos a cetonas α,β-insaturadas.

This doctoral thesis was focused on the design and synthesis of novel chiral ligands for application in asymmetric catalysis. One of the best examples of asymmetric catalysis is the asymmetric hydrogenation reaction for its atom economy, ease of access to both S and R enantiomers and almost ultimate enantiomeric excess obtainable in a multitude of substrates. There has been much investigation into this reaction and there has been a plethora of chiral ligands designed which catalyze this reaction in high enantiomeric excess using metals such as rhodium, iridium and ruthenium. The vast majority of these ligands are diphosphines with their chirality lying either on the backbone of the ligand or on the coordinating phosphorus atom itself. In the beginning of this work investigation was undertook to explore the possibility of successfully employing a new type of ligand class in the asymmetric hydrogenation reaction, namely the N-phosphino sulfinamide or PNSO ligands. PNSO ligands had been successfully applied to the asymmetric Pauson-Khand reaction in the Riera group yielding cyclopentenone Pauson-Khand adducts in high yield and very high enantioselectivity. The family of PNSO ligands prepared in the Riera group was attractive because apart from the high yields and enantioselectivities obtained from the reactions in which they were used, they proved to be easily prepared in short syntheses from commercially available starting materials. It was believed if they could be successfully applied in asymmetric hydrogenation for their ease of preparation they would be an attractive alternative to the diphosphine ligand class. Unfortunately the first two PNSO-Rh complexes successfully prepared provided low enantioselectivities and difficulties were encountered while trying to prepare further analogues. After some time trying to achieve PNSO-Rh complex analogues unsuccessfully the direction of the project was shifted away from the N-phosphino sulfinamide ligand class in asymmetric hydrogenation. The MaxPhos ligand had recently been developed in the group and had proven highly promising. A study was demanded of its substrate scope as applied in rhodium catalyzed asymmetric hydrogenation. Substrates already described in the literature were prepared and the asymmetric hydrogenation of them catalyzed by the MaxPhos-Rh precatalyst was performed and conditions to do so were optimized. Of seven substrates prepared the MaxPhos-Rh proved to hydrogenate five of those with high enantioselectivity. The TOF of the MaxPhos rhodium catalyst applied in the hydrogenation of the Z-MAC substrate was examined by monitoring the flux of hydrogen and was calculated at 0.065 s-1. MaxPhos complexes of cobalt and palladium were prepared to form part of the investigation into widening the reaction scope of the ligand. [(MaxPhos)Co2(CO)4(C2H2)] proved to catalyze the Pauson-Khand reaction of norbornadiene and 1-hexyne with 24 % yield and 28 %, a noteworthy enantiomeric excess for the catalytic asymmetric Pauson-Khand reaction. Chalcogenated derivatives of MaxPhos were prepared. The diselenide was used to explore the electronic nature of the ligand. The MaxPhos-rhodium carbonyl stretching was examined. MaxPhos-BH3 was used to prepare mono-chalcogenated MaxPhos derivatives. They were applied also in asymmetric hydrogenation once complexed to rhodium but enantiomeric excess of no more than 21 % was obtained in the hydrogenation of the substrate Z-MAC. The aminophosphine, a chiral building block and key intermediate in the preparation of the MaxPhos ligand, was used in the attempt to prepare bulky chiral amidine ligands and although two such species were prepared they proved inapplicable in asymmetric catalysis. / Se desarrollaron los ligandos N-fosfino sulfinamida (PNSO) en el grupo de Riera para su aplicación en la reacción Pauson-Khand asimétrica. Se probaron que estos ligandos eran muy eficaces en esta reacción y daban rendimientos y enantioselectividades muy altos de los aductos Pauson-Khand. Probar la eficacia de estos ligandos PNSO en hidrogenación asimétrica formó parte de este trabajo. Se prepararon dos ligandos PNSO, se complejaron con rodio formando complejos neutros. Se protonaron los complejos neutros con ácido tetraflorobórico para formar los complejos catiónicos. Se usaron estos complejos de rodio- PNSO, tanto los complejos neutros como los catiónicos como catalizadores en la hidrogenación asimétrica del sustrato Z-MAC. Los complejos de rodio con el ligando PNSO substituido por el grupo tolilo en azufre no hidrogenaba el sustrato pero los complejos de rodio con el ligando PNSO dotado de tres grupos tert-butilos hidrogenaba el sustrato aunque con baja selectividad. Después de un tiempo intentando conseguir análogos de ligandos tipo PNSO sin éxito se cambió la dirección del proyecto. Se decidió centrarse en el ligando MaxPHOS el cual había sido desarrollado recientemente en el grupo Riera. El ligando MaxPHOS demostró gran eficacia en hidrogenación asimétrica con dos sustratos pero se deseaba un estudio mas amplio del potencial del ligando así que se sintetizaron siete sustratos y se probó el catalizador MaxPHOS en la hidrogenación asimétricas de esos sustratos. El catalizador MaxPHOS-Rh proporcionó excesos enantioméricos muy altos en cinco de los siete sustratos. Se hizo un estudio de las propiedades electrónicas del ligando MaxPHOS aprovechando los estudios de (31)P RMN y el MaxPHOS diselenuro lo cual se preparó anteriormente. También se estudió el “stretching” carbonilo del complejo MaxPHOS-Rh. Se demostró que el ligando MaxPHOS era menos rico en electronos que el ligando trichickenfootphos. Se prepararon complejos de MaxPHOS con paladio y cobalto para examinar la eficacia del ligando en reacciones mas allá de hidrogenación asimétrica como la reacción Pauson–Khand catalítica asimétrica. Se sintetizaron varios derivados del ligando MaxPHOS a partir de los intermedios clave en la preparación del ligando y se probaron en hidrogenación asimétrica proporcionando excesos enantioméricos bajos.

La síntesi i caracterització estructural d'un nou tipus de macrocicles nitrogenats de 15, 20 i 25 membres, els quals contenen triples i dobles enllaços i diferents unitats aríliques a la seva estructura, ha estat estudiada. S'han preparat els complexos de pal·ladi(0) dels corresponents macrocicles poliinsaturats de 15 membres, els quals són estables a l'aire i a la humitat i en alguns casos presenten quiralitat. La seva caracterització completa s'ha portat a terme mitjançant RMN i difracció de raigs-X. S'ha estudiat també la reacció de cicloisomerització d'aquests macrocicles emprant diferents catalitzadors basats en metalls de transició, observant-se que el catalitzador de Wilkinson, de rodi(I), és el que ha donat més bons resultats. Finalment, s'ha realitzat una introducció a l'estudi del mecanisme d'aquest tipus de reaccions mitjançant ESI-MS, així com també un estudi inicial de la reacció de cicloisomerització enantioselectiva. / The synthesis and structural analysis of a new type of 15-, 20- and 25-membered nitrogen-containing polyunsaturated macrocycles has been carried out. Palladium(0) complexes of 15-membered polyunsaturated azamacrocycles, which are air and moisture stable and in some cases present chirality, has been prepared and fully caracterized by means of NMR spectroscopy and X-ray diffraction. The cycloisomerization reaction of these macrocycles using different catalysts based in different transition metals has been studied. It was observed that Wilkinson's catalyst (rhodium(I) catalyst) gave the best results. A brief look at the mechanism of cyclotrimerization reaction by means of ESI-MS has been carried out. Finally, an introduction in the study of the enantioselective cycloisomerization reaction of these macrocycles has been done.

The development of new chemical processes and efficient catalysts for the formation of carbon-carbon bonds is an important topic in organic chemistry. In particular, the [2+2+2] cycloaddition reaction involving different insaturations mainly alkynes, alkenes and nitriles is a highly efficient synthetic tool that allows polysubstituted benzenic, cyclohexadienic and pyridinic compounds to be obtained in one reaction step and in an atom economy process, resulting in the simultaneous formation of three new bonds in the formed ring. In recent years, research to produce new catalysts that can work effectively in mild reaction conditions has attracted great interest, as has the use of these processes in the synthesis of products of potential biological interest. This doctoral thesis is based on the methodological study of the rhodium(I)-catalyzed [2+2+2] cycloaddition reaction. / El desenvolupament de nous processos químics i catalitzadors eficients per a la formació d’enllaços C-C és un tema d’especial importància en química orgànica. Concretament, la reacció de cicloaddició [2+2+2] involucrant diferents tipus d’insaturacions, principalment alquins, alquens i nitrils, és una eina sintètica molt eficaç que permet l’obtenció de compostos benzènics, ciclohexadiènics i piridínics polisubstituïts en un sol pas de reacció i en un procés d’economia d’àtoms, generant-se simultàniament els tres nous enllaços de l’anell format. En els darrers anys, la recerca per a aconseguir catalitzadors que permetin treballar eficientment en condicions suaus de reacció ha despertat un gran interès, així com la utilització d’aquests processos en la síntesi de productes amb potencial interès biològic. La present tesi doctoral es basa en l’estudi metodològic de les reaccions de cicloaddició [2+2+2] catalitzades per rodi(I).