Aquesta Tesi Doctoral està dividida en diferents capítols tots ells basats en aplicacions de macrocicles nitrogenats triolefínics de 15 membres i dels seus complexos amb metalls de transició. En primer lloc es descriu l'aplicació d'un complex macrocíclic ferrocenílic de Pd0 com a catalitzador en reaccions de Mizoroki-Heck i Suzuki emprant sals de diazoni com a agents arilants. Aquest catalitzador va proporcionar bons rendiments de productes i va poder ser recuperat i reutilitzat, essent el primer sistema catalític reciclable descrit en la reacció de Mizoroki-Heck amb sals de diazoni. La metodologia es va estendre de forma efectiva a alcohols al·lílics, però en no ser possible recuperar el catalitzador macrocíclic, es va emprar Pd(dba)2.Posteriorment es van preparar estructures macromoleculars mitjançant la introducció de diferents unitats macrocícliques sobre un espaiador. La complexació d'aquestes estructures va permetre preparar complexos tant homo (Pd0) com heterometàl·lics (Pd0, Pt0) amb bons rendiments. Els complexos homometàl·lics van resultar ser bons catalitzadors en reaccions de Suzuki i fàcilment recuperables per simple filtració.En una última part, es van preparar nous macrocicles triolefínics contenint d'un a tres grups amino lliures en l'estructura mitjançant la utilització del grup protector (2-trimetilsilil)etansulfonil (SES). Aquesta modificació estructural va permetre ampliar la capacitat coordinant dels macrocicles a altres metalls de transició, com el PdII, possibilitant noves aplicacions. Concretament es va aplicar el lligand contenint un sol grup amino lliure al reconeixement, transport i preconcentració de PdII i PtIV continguts en dissolucions aquoses. / The present work has been organized in different chapters all related with applications of 15-membered N-containing triolefinic macrocycles and their complexes with transition metals. Firstly, the application of a ferrocenylic macrocyclic complex as catalyst in Mizoroki-Heck and Suzuki reactions using diazonium salts was described. This catalyst afforded good yields of products and it could be recovered and reused. In addition, it was the first catalytic system described in the literature in Mizoroki-Heck reactions using diazonium salts. The methodology was extended effectively to allylic alcohols, but since the catalyst could not be recovered, Pd(dba)2 was used.Then, macromolecular structures containing different macrocyclic units were prepared using a suitable building-block. The complexation of these compounds permitted the preparation of homo (Pd0) and heterometallic (Pd0, Pt0) complexes in high yields. Homometallic complexes were effective and easily recoverable catalysts in Suzuki couplings.Finally, new macrocyclic ligands containing one to three NH groups were prepared by using SES protective group. This structural modification extended the coordination properties of these ligands to other metals, such us PdII, allowing new applications. In this sense, the ligand contaning one NH group was used as agent in recognition, transport and preconcentration of PdII and PtIV contained in aqueous solutions.

La Tesi descriu de manera completa una sèrie de complexos de ruteni amb lligands polipiridílics i lligands auxiliars de tipus fosfina, dmso, nitril o aquo. Es descriuen estudis d'isomerització (cis/trans o coordinació meridional/facial) en complexos mononuclears, a partir de tècniques espectroscòpiques. Els resultats experimentals es corroboren a partir de càlculs DFT. S'han fet també estudis d'activitat catalítica en transferència d'hidrogen per als complexos Ru-fosfina. S'han sintetitzat també complexos dinuclears de ruteni amb el lligand tetradentat Hbpp i s'ha avaluat llur activitat en la catàlisi d'oxidació d'aigua, determinant la importància de la correcta orientació relativa dels centres actius Ru=O. L'heterogeneïtzació dels complexos sobre suports conductors permet avaluar llur activitat en fase heterogènia, millorant respecte el corresponent procés en dissolució. La co-polimerització dels catalitzadors amb espècies de tipus metalocarborà, amb major dilució del catalitzador i minimització de la sobreoxidació, millora notablement els resultats, permetent diverses reutilitzacions. / A number of ruthenium complexes having polypyridilic ligands together with phosphine, dmso, nitrile or aquo ligands are described. Isomerization processes (cis/trans or meridional/facial coordination) are studied for mononuclear complexes through spectroscopic techniques. The experimental results are confirmed by DFT calculations. Catalytic activity in transfer hydrogen reactions have also been evaluated for Ru-phosphine complexes. Dinuclear complexes containing the tetradentate Hbpp ligand have also been synthesized, and their catalytic activity in water oxidation catalysis has been tested, concluding that a right relative orientation of the active Ru=O sites is a key factor. Heterogenisation of catalysts over conducting supports allows evaluating their activity in heterogeneous phase, showing an improvement with regard to systems in solution. The co-polymerization of catalysts with metallocarborane monomers, involving higher catalyst dilution and minimization of sobreoxidation processes noticeably improves the results, also allowing several reutilizations.

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).

Enzymes are high-weight molecules which catalyze most of the metabolic processes in living organisms. Very often, these proteins contain one or more 1st row transition metal ions in their active center (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, etc.), and are known as metalloenzymes or metalloproteins. Among these, metalloenzymes that activate molecular oxygen and use it as terminal oxidant stand out because of the wide range of catalyzed reactions and their exquisite selectivity. In this PhD dissertation we develop low-weight synthetic bioinspired complexes that can mimic structural and/or functional features of the active center of oxigenases. In the first part, we describe the use of unsymmetric dinuclear Cu complexes which are capable of performing the oxidation of phenols and phenolates in a analogous manner of the tyrosinase protein. In the second part, we describe the use of mononuclear manganese complexes in the oxidation of alcanes and alquenes. / Els enzims són molècules d’elevat pes molecular que catalitzen la majoria de processos metabòlics en els éssers vius. Sovint aquestes proteïnes contenen un o diversos ions metàl•lics de la 1a sèrie de transició en el seu centre actiu (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, etc.), essent anomenats metal•loenzims o metal•loproteïnes. D’aquests, els metal•loenzims que activen la molècula d’oxigen i l’utilitzen com a oxidant ressalten per la varietat de reaccions catalitzades i la seva exquisida selectivitat. En aquesta tesi doctoral, desenvolupem complexos de baix pes molecular que puguin mimetitzar estructural i/o funcionalment els centres actius de les oxigenases. En una primera part, es descriu la utilització de complexos assimètrics dinuclears de Cu capaços de dur a terme l'oxidació de fenols i fenolats de manera similar a la proteïna tirosinasa. En una segona part, es descriu l'ús de complexos mononuclears de manganès per a l'oxidació d'alcans i alquens.

The catalytic asymmetric oxidation of alkenes has special interest from both industrial and academic points of view. For this reason, catalysts able to perform these reactions in a faster and more effective manner have been developed along the latest years. This thesis describes the synthesis of new N-donor ligands (one bidentate, one bridging tetradentate and a family of spiro tetradentate), some of them chiral. The coordination of these ligands to different manganese salts is also described, giving mono-, bi- and pentanuclear complexes that have been fully characterized through structural, spectroscopic, electrochemical and magnetic techniques, using in some cases computational calculations. All complexes have been evaluated as catalysts for the epoxidation of aromatic and aliphatic alkenes. The effect of additives and ionic liquids in the catalytic media has also been studied, giving in general better results and allowing the catalyst reusability. Finally, the nature of some intermediate catalytic species was investigated. / Les reaccions catalítiques d'oxidació asimètrica d'alquens tenen una gran importància tant des d'un punt de vista acadèmic com industrial. Per aquest motiu en els darrers anys s'han desenvolupat catalitzadors capaços de portar a terme aquestes reaccions d'una forma més ràpida i eficaç. En aquesta tesi es descriu la síntesi de nous lligands N-donors (un bidentat, un tetradentat pont i una família de tetradentats spiro), alguns d'ells quirals. S'ha estudiat la coordinació d'aquests lligands a diferents sals de manganès generant complexos mono-, di- o pentanuclears que s'han caracteritzat exhaustivament mitjançant tècniques estructurals, espectroscòpiques, electroquímiques i magnètiques, utilitzant en alguns casos mètodes computacionals. S'ha avaluat l'activitat catalítica dels complexos en l'epoxidació d'alquens aromàtics i alifàtics i s'ha estudiat l'efecte que tenen els additius i líquids iònics en el medi catalític, que han portat generalment a millors resultats i han permès la reutilització del catalitzador. Finalment s'ha estudiat la naturalesa d'alguns intermedis catalítics.

Las esmectitas como hectorita o saponita, son silicatos laminares. Tienen múltiples aplicaciones (catálisis, nanocomposites, adsorbentes) e interesa tener un material reproducible y sin impurezas. Los métodos convencionales de síntesis comportan tratamientos largos o a altas temperaturas. La introducción del microondas puede disminuir ambos. El objetivo de esta tesis es estudiar la síntesis de hectorita y saponita con microondas y su aplicación como soportes catalíticos de Ni en la hidrogenación de óxido de estireno para la obtención de 2-feniletanol (componente principal de la esencia de rosas) y en la preparación de composites con poliuretano. Se obtienen hectoritas y saponitas reproducibles. Cuando se emplean como soportes de catalizadores de Ni se obtienen conversión y selectividad total hacia el 2-feniletanol. Cuando se utilizan las arcillas obtenidas en preparación de composites sus propiedades son comparables a los de la bibliografía. / Smectites like hectorite or saponite, are phyllosilicates. They can be applied for many purposes (catalysis, nanocomposites, adsorbents) but a reproducible, pure material is necessary. Classical methods of synthesis involve long synthesis times at high temperatures. The use of microwaves can be an interesting alternative. The scope of this thesis is to study the synthesis of hectorites and saponites with microwaves and their application as supports of Ni catalysts in the hydrogenation of styrene oxide to obtain 2-phenylethanol (main component of rose oil) and in the preparation of composites with polyurethane. We obtained reproducible hectorites and saponites. When used as supports of Ni catalysts we obtained total conversion and selectivity to 2-phenyethanol. When obtained clays were used in the preparation of polyurethane composites, their properties were comparables to those of the bibliography

The oxidative addition proved to be a useful method to prepare platinum (II) hydridotiolate by reaction of tetrakis(triphenylphosphine)platinum(0) with aminothiolate and phosphinothiolate ligands like cysteamine, cysteine ethyl and methyl Esther, 2-(diphenylphosphino)ethanetiol and 2-(diphenylphosphino)propanetiol.The complexes are square-planar and the aminothiolate or phosphinothiolate ligands are chelated to platinum (II). The hydrido ligand is trans to the sulfur and the other coordination position is occuped by a triphenylphosphine ligand. The complexes are mononuclear and they show low symmetry. The only symmetry element, the plan is broke if the ligand is branched, obtaining asymmetric complexes C1.If the ligand has electronic or esteric impediments the reaction doesn't run and the starting products are recovered. This was observed with N,N-dimethylcysteamine and penicylamine methyl esther ligands. In the special case of orthoaminotiophenol the hydridotiolate was obtained but the ligand was not chelated.The aminothiolate complexes don't show solution equilibrium. Otherwise, the complexe with 2-(diphenylphosphino)ethanetiol show an isomerisation equilibrium which forms cis isomer as a minor component. The complexe with 2-(diphenylphosphino)-propanetiol shows a conformational equilibrium between chair and twist forms.The complexes have been tested as catalyst precursors in hydroformylation and hydrosilylation reactions.The hydroformylation reaction runs only in presence of SnCl2 as cocatalyst. Catalytic activity depends on the presence of triphenylphosphine and, with less magnitude, CO and H2 pressure. We also studied the enantioselectivity using a chiral complexe.In the hydrosililation reaction, catalysts run with good results (<90%) using triethylsilane as silicon hydride. Dehydrogenative addition product has been also found in this reaction.

En el presente trabajo se ha estudiado la actividad catalítica de diferentes tamices moleculares sólidos con acidez de Lewis, sintetizados en el Instituto de Tecnología Química, utilizándolos como catalizadores en reacciones de Mukaiyama y de tipo Mukaiyama, que son reacciones con formación de enlaces C-C de gran interés en catálisis i química fina. Los catalizadores desarrollados han sido diversos tamices moleculares microporosos como zeolitas, mesoporosos del tipo MCM-41 i macroporosos como zeolitas deslaminadas, todos ellos con diferentes metales con propiedades de ácido Lewis incorporados en la red. Los resultados obtenidos, rendimientos prácticamente cuantitativos en tiempos de reacción muy cortos, son de especial interés en catálisis i química fina ya que los materiales desarrollados permitirían llevar a cabo reacciones con formación de enlaces C-C de forma sencilla, en condiciones heterogéneas muy suaves i con reutilización del catalizador, cumpliendo en gran medida los criterios de la química verde. Este hecho posibilitaría la aplicación industrial del proceso así como abriría una puerta hacia el desarrollo de nuevos materiales catalíticos todavía más activos y selectivos. / Garro Martínez, R. (2007). Catalitzadors sòlids àcids de Lewis en reaccions de mukaiyama i de tipus mukaiyama. Un exemple d'aproximació a la química verda [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1835 / Palancia

This thesis is focused on the unexplored field of organometallic copper(III) chemistry. Arylcopper(III) complexes have been proposed as key intermediates in Ullmann condensation reactions that consist in the coupling of aryl halides and heteroatom nucleophiles catalyzed by copper. The study of the reactivity of well-defined arylcopper(III) complexes may provide a better understanding of the mechanism of Ullmann condensation reactions, which is still under intense debate. In this doctoral dissertation we study the feasibility of well-defined arylcopper(III) complexes, which are stabilized within macrocyclic ligands, to participate in C-heteroatom bond forming reactions. We develop copper-catalyzed C-N and C-O bond forming reactions, as well halide exchange reactions, including fluorinations, based on Cu(I)/Cu(III) catalytic cycle within model aryl halide substrates. We uncover the fundamental understanding of the two-electron redox steps, oxidative addition and reductive elimination, at copper. / Aquesta tesi es centra en el camp de la química organometàl•lica del coure(III) que roman sense explorar. Els complexos arilcoure(III) s'han proposat com a intermedis clau en les reaccions de condensació Ullmann que consisteixen en l'acoblament d'halurs d'arils i nucleòfils basats en heteroàtoms catalitzades amb coure. L'estudi de la reactivitat de complexos arilcoure(III) ben definits pot proporcionar una millor comprensió del mecanisme de les reaccions de condensació Ullmann, el qual es troba sota un intens debat. En aquesta tesi doctoral s'estudia la viabilitat del complexos arilcoure(III), estabilitzats en lligands macrocíclics, de participar en reaccions de formació d'enllaç carboni-heteroàtom. S'han desenvolupat reaccions de formació d'enllaç C-N i C-O així com reaccions d'intercanvi d'halurs, on s'inclouen fluoracions, catalitzades amb coure i basades en un cicle catalític Cu(I)/Cu(III) utilitzant substrats models d'halur d'aril. S'ha obtingut una comprensió fonamental de les etapes redox a dos electrons, addició oxidant i eliminació reductiva, en coure.

S'han sintetitzat derivats de BINOL (2,2'-dihidroxi-1,1'-binaftale) amb substitucio en C-3 i C-3' per grups dialquilaminometil anomenats, genericament, binaftolamines. S'ha evaluat la capacitat coordinant d'aquestes binaftolamines amb sals de lantanids (III) determinant que la combinacio de 3,3'-bis[(dietilamino)metil]-2,2'-dihidroxi-1,1'-binaftale (BINOLAM) i triflats de lantanids (III) condueix a la formacio de complexos quirals, d'estequiometria 3:1, amb simetria D3 i amb quiralitat predeterminada en el lantanid. Son especies estables al aire i emmagatzemables sense cap precaucio especial. Presenten una xarxa organitzada de centres acid de Lewis-acid de Bronsted-base de Bronsted (LABABB) de gran rellevancia per explicar la seva activitat catalitica. En dissolucio, son especies cineticament labils, estables en la majoria de dissolvents organics anhidres. S'ha estudiat la capacitat catalitica enantioselectiva dels complexos obtinguts en la reaccio nitroaldolica directa d'aldehids i &#945;-trifluorometil cetones amb nitrometa obtenint els corresponents &#946;-nitroaldols i &#945;-trifluorometil nitroaldols terciaris amb rendiments quimics i enantioselectivitats de moderats a excel·lents. / Se han sintetizado derivados de BINOL (2,2'-dihidroxi-1,1'-binaftaleno) con sustitucion en C-3 y C-3' por grupos dialquilaminometil denominados, genericamente, binaftolaminas. Se ha evaluado la capacidad coordinante de estas binaftolaminas para con sales de lantanidos (III) determinando que la combinacion de 3,3'-bis[(dietilamino)metil]-2,2'-dihidroxi-1,1'-binaftaleno (BINOLAM) i triflatos de lantanidos (III) conducen a la formacion de complejos quirales, de estequiometria 3:1, con simetria D3 y con quiralidad predeterminada en el lantanido. Son especies estables al aire y almacenables sin ninguna precaucion especial. Presentan una red ordenada de centros acido de Lewis-acido de Bronsted-base de Bronsted (LABABB) de gran relevancia para explicar su actividad catalitica. En disolucion, son especies cineticamente labiles, estables en la mayoria de disolventes organicos anhidros. Se ha estudiado la capacidad catalitica enantioselectiva de los complejos obtenidos en la reaccion nitroaldolica directa de aldehidos y &#945;-trifluorometil cetonas con nitrometano obteniendo los correspondientes &#946;-nitroaldoles y &#945;-trifluorometil nitroaldoles terciarios con rendimientos quimicos y enantioselectividades de moderados a excelentes. / We have synthesized BINOL (2,2'-dihydroxy-1,1'-binaphtalene) derivatives having dialkylaminomethyl groups at C-3 and C-3' generically named binaphtolamines. We assessed the ability of these ligands to coordinate lanthanide (III) salts. We found that the combination of 3,3'-bis[(diethylamino)methyl]-2,2'-dihydroxy-1,1'-binaphtalene (BINOLAM) with lanthanide (III) triflates led to the formation of chiral complexes characterized by having 3:1 stoichiometry, D3 symmetry and predetermined chirality on the lanthanide center. They are shelf stable species i.e., storable for months without any special precautions. They possess an arrayed network of Lewis acid-Bronsted acid-base Bronsted centres (LABABB) which is relevant to explain its catalytic activity. In solution, these species are kinetically labile and are stable in most anhydrous organic solvents. We have studied the ability of these complexes to work as enantioselective catalysts in the direct nitroaldol (Henry) reaction of aldehydes and &#945;-trifluoromethyl ketones with nitromethane thereby giving rise to the corresponding &#946;-nitroaldols and &#945;-trifluoromethyl tertiary nitroaldols with moderate to high chemical yields and enantioselectivity.