Orientador: Prof. Dr. Dalmo Mandelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / Nas últimas décadas, a oxidação de compostos orgânicos tem atraído muitos estudos. Este tipo de reação leva à obtenção de produtos de grande aplicação na indústria farmacêutica, de plásticos e fragrâncias. Com o objetivo de promover processos que reduzam a quantidade de subprodutos, resíduos de reação e elevem os rendimentos reacionais é necessário desenvolver novos catalisadores ativos e seletivos, que também possuam custo e toxicidade relativamente baixos, Assim, os oxidantes preferenciais para esses processos são oxigênio molecular e peróxido de hidrogênio. Uma área que tem ganhado mais importância na literatura moderna é a utilização de catalisadores que não possuem metais de transição na oxidação de compostos orgânicos. Neste trabalho foi estudada a oxidação de alquenos (incluindo terpenos) com H2O2, utilizando-se como catalisadores Al(NO3)3 e Ga(NO3)3, e os efeitos da adição de co-catalisadores. Os melhores resultados foram obtidos usando o Ga(NO3)3 como catalisador, obtendo um rendimento de 80% na epoxidação do cicloocteno e de 26% na epoxidação do dec-1-eno após 8 h de reação utilizando acetato de etila como solvente. Na epoxidação da carvona o produto majoritário foi o epóxido interno, próximo a carbonila, utilizando o catalisador de Ga e o THF como solvente com rendimento superior a 40%. Foram testados diferentes co-catalisadores, ácidos ou bases, para as reações de epoxidação do cicloocteno. O ácido acético levou a ligeiros incrementos no rendimento, enquanto que ácido 2-pirazinocarboxílico (PCA) e o ácido trifluoracético (TFA) aceleraram a reação e foram os mais eficientes. Na epoxidação do dec-1-eno, a adição de PCA aumentou em cerca de 15 vezes a velocidade de reação, enquanto que na epoxidação da carvona alterou drasticamente a seletividade, favorecendo a formação de epóxido externo em detrimento do interno. / In recent decades, the oxidation of organic compounds has attracted many studies. Such reaction leads to products with wide application in pharmaceutical, plastic and fragrances industry. In order to promote processes that reduce the amount of byproducts, reaction residues and to increase reaction¿s yields it is necessary to develop new active and selective catalysts, which also have relatively low cost and toxicity. Thus, preferred oxidants for these processes are molecular oxygen and hydrogen peroxide. One area that has gained more importance in modern literature is to use transition metal-free catalysts in the oxidation of organic compounds. In this work, we studied the oxidation of alkenes (including terpenes) with H2O2, using catalysts such as Al(NO3)3 and Ga(NO3)3, evaluating the effects of the addition of co-catalysts. The best result was obtained using Ga(NO3)3 as catalyst, giving a yield of 80% in the epoxidation of cyclooctene and 26% in the epoxidation of 1-decene after 8 h of reaction using ethyl acetate as solvent. In the epoxidation of carvone the major product was the internal epoxide, near to the carbonyl group, using gallium salt and THF as solvent with yields higher than 40%. Different co-catalysts were tested, either acid or basic, for the reactions of epoxidation of cyclooctene. Acetic acid led to a slight increase in the yield, while PCA and TFA accelerated the reaction and were the most efficient. In the epoxidation of dec-1-ene the addition of the PCA increased almost 15 the initial rate of the reaction, while in the epoxidation of carvone it changed the selectivity improving the yield to the external epoxide.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5169.pdf: 6013679 bytes, checksum: e1751141fdfaf9829e5149e68e99ab7d (MD5) Previous issue date: 2013-06-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / Given the importance and growth of organocatalysis as an important tool in organic synthesis, in this work a new class of organocatalysts derived from proline was synthesized and applied in epoxidation reactions of electron deficient conjugated double bonds. Additionally, the methodology was employed in the synthesis of bioactive compounds. Initially, the new organocatalysts were prepared as shown in the scheme below. They were synthesized from proline, an inexpensive and commercially available amino acid, in two or three steps with good overall yields. The organocatalysts 1a-e were employed in the epoxidation of α,β-unsaturated aldehydes. The best results were obtained with catalyst 1d, furnishing the epoxy-aldehydes 4a-h in good yields, diastereoisomeric ratio and enantiomeric excesses. It is worthy to note that this methodology could employ mild conditions and environmental friendly solvents (water and ethanol). The amino-alcohols 2a-e were used as catalysts in the epoxidation of chalcones leading to formation of the epoxy-ketones 11a-j with good yields and enantiomeric excesses. The best results were obtained using the catalyst 2b. The developed methodology for epoxidation of enals was further employed in the synthesis of α-epoxy-aciloxycarboxamides through a one pot Tandem epoxidation/Passerini reaction. Compounds 15a-f are novel and had their activity evaluated from the inhibition of cathepsins K, V and L, showing interesting inhibitory percentages for two compounds. This methodology was also applied in the asymmetric synthesis of two stereoisomers of 3,4-epoxy-6,9-eneicosadiene (16), possible sex pheromone component of the moth Thyrinteina arnobia, a serious pest of eucalyptus and other native plants in Brazil. / Tendo em vista a importância e o crescimento do emprego da organocatálise como uma ferramenta na síntese orgânica, neste trabalho foi sintetizada uma nova classe de organocatalisadores derivados da prolina que foi aplicada em reações de epoxidação de duplas ligações conjugadas deficientes de elétrons. Adicionalmente a metodologia desenvolvida foi empregada na síntese de compostos bioativos. Inicialmente, obtivemos dois tipos de organocatalisadores inéditos mostrados no esquema abaixo. Eles foram sintetizados a partir de um derivado da prolina, aminoácido barato e comercial, em duas ou três etapas sintéticas com bons rendimentos globais. Os organocatalisadores 1a-e foram empregados na epoxidação de aldeídos α,β-insaturados, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o catalisador 1d. Os epoxi-aldeídos 4a-h foram obtidos com bons rendimentos, relações diastereoisoméricas e excessos enantioméricos. Cabe ressaltar que nesta metodologia foi possível empregar condições brandas e solventes não agressivos ao meio ambiente (água e etanol). Os amino-álcoois 2a-e foram utilizados como catalisadores na epoxidação de chalconas levando a formação das epoxi-cetonas 11a-j com bons rendimentos e excessos enantioméricos. Os melhores resultados foram obtidos com o catalisador 2b. A metodologia desenvolvida para epoxidação de enais foi empregada na síntese de epoxi-α-aciloxicarboxamidas através de uma reação one pot sequencial de epoxidação/reação de Passerini. Os compostos 15a-f obtidos são inéditos e tiveram sua atividade avaliada frente à inibição das catepsinas K, V e L, mostrando porcentagens inibitórias boas para dois compostos. Ainda, a metodologia de epoxidação organocatalisada de aldeídos α,β-insaturados foi utilizada na síntese assimétrica de dois estereoisômeros do 3,4-epoxi-6,9-eneicosadieno (16), possível componente do feromônio sexual da mariposa Thyrinteina arnobia, inseto-praga de eucalipto e outras plantas nativas brasileiras.

Orientador: Fernando Antonio Santos Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ganzella_Valeria_M.pdf: 1487234 bytes, checksum: fdd7f8b301fc75fbc0d2d835e22e56cc (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Entre os metabólitos, recentemente isolados de algas vermelhas tropicais, da espécie Vidalia sp, podemos destacar a Vidalenolona, uma 1,2-dicetona que apresenta em sua estrutura um centro quaternário. No extrato bruto, do qual se isolou a Vidalenolona outros dois fenóis já conhecidos, também foram encontrados. As três substâncias, juntas, apresentaram atividade inibitória sobre interações protéicas SH2, relacionadas ao desenvolvimento de alguns tipos de tumores malignos. Apesar de apresentar um carbono estereogênico, a estereoquímica absoluta da Vidalenolona não foi determinada pelos pesquisadores que a isolaram. Esse trabalho teve como objetivo propor uma estratégia sintética assimétrica visando preparar os dois possíveis enantiômeros da Vidalenolona e confirmar a estereoquímica do produto natural explorando a potencialidade sintética de adutos de Morita-Bayllis-Hillman, como matéria-prima simples, de fácil obtenção, baixo custo e elevada versatilidade. Os resultados alcançados, que levaram à síntese de um intermediário avançado, que pode ser utilizado tanto na síntese racêmica quanto assimétrica da Vidalenolona, estão resumidos no Esquema 1: A reação de Morita Baylis-Hillman entre a 2-ciclopentenona (29) e o 4- oxipivaloil-benzaldeído (34) forneceu um aduto (33) no qual todo o esqueleto de carbono do produto natural já estava incorporado. Reação de acetilação da hidroxila secundária do aduto, seguido de uma migração de dupla ligação e uma redução da carbonila mediada pelo uso de NaBH4, levou à formação de um álcool alílico (43), que foi utilizado como substrato para uma reação de epoxidação na presença de ácido m-cloroperbenzóico (AMCPB). O epóxido racêmico usado como modelo, foi clivado regioseletivamente na presença de hidrogênio para fornecer o diol 45, intermediário avançado na estratégia de síntese proposta. Esse último deverá ser utilizado para finalizar a primeira síntese racêmica da Vidalenolona. A mesma via sintética poderá ser utilizada na síntese assimétrica desse produto natural, bastando para isso realizar a etapa de epoxidação utilizando a metodologia de epoxidação assimétrica de Sharpless. O intermediário avançado 45 foi preparado em 5 etapas com um rendimento global de 15%, a partir de ciclopentenona comercial / Abstract: Among the secondary metabolites, recently isolated from tropical red algas from Vidalia spp, we cite Vidalenolone (12), a 1,2-diketone which bears a oxygenated quaternary center in its structure. Besides Vidalenolone, two other phenolic derivatives has also been isolated from the crude extract. The three substances together have shown a inhibitory activity against SH2 proteic interactions, which are attached to the development of certain malign tumors. Despite of the presence of chiral quaternary center in the structure of Vidalenolone, the absolute stereochemistry of this stereogenic center was not determined by the authors who isolated this marine natural product.This work had as proposal the development of an asymmetric synthetic strategy in order to prepare the both enantiomers of the natural products, confirming its absolute stereochemistry and exploring the synthetic versatility of the Morita Baylis-Hillman adducts. These adducts are simples, easily available, cheap and show a great versatility. The results achieved in this synthetic study, which led to the synthesis of an advanced intermediate for the racemic and asymmetric total syntheses of Vidalenolone, are depicted in scheme below. A Morita-Baylis-Hillman reaction between cyclopenten-2-one (29) and 4- oxypivaloyl-benzaldehyde (34) gave the adduct 33, in 88% yield. All the carbon skeleton of Vidalenolone are already incorporated in the structure of 33. An acetylation reaction of 33, followed by the treatment of the acetylated iintermediate with NaBH4 in methanol led to the double bond migration accompanied by the carbonyl reduction to furnish the allylic alcohol 43, in 52% for the two steps. The later was the substrate for an epoxidation using m-chlorperbenzoic acid (MCPBA) as oxidizing agent, which furnish the epoxide 44 in 59% yield. The racemic epoxide was regioselectivity opened in the presence of hydrogen and Pd/C to afford the diol 45, which is an advanced intermediate for the racemic total synthesis of the marine natural product. The diol 45 will be used to finish the first racemic total synthesis of Vidalenolone. The same synthetic strategy will be used for the asymmetric synthesis of this natural product, however in the epoxidation step the MCPBA will be replaced by a Sharpless asymmetric epoxidation. The advanced intermediate 45 was prepared in 5 steps with an overall yield of 15%, from commercial cyclopenten- 2-one / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Prof. Dr. Dalmo Mandelli / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / A oxidacao de compostos organicos tem sido muito estudada nas ultimas decadas e e uma das areas de estudo mais atrativas da quimica moderna. Este tipo de reacao leva a obtencao de produtos de grande aplicacao na industria farmaceutica, de plasticos e fragrancias, como alcoois, cetonas e epoxidos. Varios trabalhos tem sido realizados no sentido de se desenvolver novos catalisadores ativos e seletivos, que tambem possuam custo e toxicidade relativamente baixos, com a finalidade de se obter processos que levem a quantidade cada vez menor de subprodutos e residuos de reacao, dentro do contexto da quimica-verde. Este trabalho foi dividido em duas partes, consistindo a primeira de um Planejamento de Experimentos Fracionario (27-4), nos quais foi possivel definir as principais variaveis que afetam a atividade catalitica dos oxidos de aluminio e galio, a saber: pH final, velocidade de resfriamento e solvente. Na segunda parte, estas variaveis foram exploradas em um Planejamento de Experimentos Completo 23. Por meio das analises de Fisissorcao de N2 e Dessorcao Termoprogramada de Amonia, foi possivel correlacionar algumas das propriedades fisico-quimicas dos catalisadores sintetizados com sua atividade catalitica. Com relacao a acidez dos catalisadores, pH e solvente apresentaram-se como as variaveis mais significativas: houve, em media, reducao da acidez em 1,0 mmolNH3 g-1 ao se realizar a sintese em pH 10 ao inves de pH 9 para Al2O3 e 1,1 mmolNH3 g-1 para Ga2O3; a troca de solvente de etilenoglicol por glicerol causou reducao de 0,60 mmolNH3 g-1 para Al2O3, enquanto houve um aumento de 1,2 mmolNH3 g-1 para Ga2O3. Para as propriedades fisicas, o solvente foi a variavel mais importante; os valores de area superficial, variaram entre 265 e 479 m2 g-1 para Al2O3, havendo um aumento medio de 136 m2 g-1 ao se utilizar glicerol, enquanto que os valores obtidos para Ga2O3 ficaram entre 81 e 280 m2 g-1, com efeito de positivo de 95 m2 g-1 ao se substituir etilenoglicol por glicerol. Com relacao as propriedades cataliticas, verificou-se que o uso de glicerol como solvente resultou em aumento medio de 10,1 % nos rendimentos para Al2O3 durante a epoxidacao de cicloocteno; os melhores resultados foram obtidos com rendimento de 53 % apos 6 h de reacao. Por outro lado, todos os oxidos de galio apresentaram rendimentos superiores a 98 % apos 4 h. A adicao dos acidos HNO3 e TFA como co-catalisadores da reacao de epoxidacao de cicloocteno com Al2O3 e Acido Acetico como co-catalisador do Ga2O3 causaram aumento substancial na velocidade inicial, mais que dobrando seu valor ao se utilizar os mesmos; por outro lado, a adicao de bases, como PCA, levaram a reducoes na atividade catalitica dos sistemas. Outros alquenos, como decen-1-eno, e terpenos, incluindo limoneno, ¿¿-pineno, linalol, geraniol e citral foram testados, resultando em rendimentos que variaram entre 19 e 51 % para A2O3 (10 h) e entre 31 e 100 % para Ga2O3 (7 h). / The oxidation of organic compounds has been much studied in recent decades and is one of the most attractive areas of study in modern chemistry. This type of reaction leads to the obtaining of products of great application in the pharmaceutical, plastics and fragrances industry, like alcohols, ketones and epoxides. Several works have been carried out in order to develop new active and selective catalysts, which also have relatively low cost and toxicity, in order to obtain processes that lead to the decreasing amount of by-products and reaction residues within the context of green chemistry. This work was divided in two parts, consisting the first of a Fractional Factorial Designs (27-4), in which it was possible to define the main variables that affect the catalytic activity of aluminum and gallium oxides, namely: final pH, cooling rate and solvent. In the second part, these variables were explored in a Complete Factorial Designs 23. Through the analysis of N2 Fisissorption and Thermoprogrammed Ammonia Desorption, it was possible to correlate some of the physicochemical properties of the catalysts synthesized with their catalytic activity. In relation to the acidity of the catalysts, pH and solvent were the most significant variables: there was, on average, acidity reduction of 1.0 mmolNH3 g-1 when the synthesis was performed at pH 10 instead of pH 9 for Al2O3 and 1.1 mmolNH3 g-1 for Ga2O3; The exchange of ethylene glycol solvent for glycerol caused a reduction of 0.60 mmolNH3 g-1 to Al2O3, while there was an increase of 1.2 mmolNH3 g-1 for Ga2O3. For the physical properties, the solvent was the most important variable; the values of surface area ranged from 265 to 479 m² g-1 for Al2O3, with an average increase of 136 m² g-1 when using glycerol, while Ga2O3 values were between 81 and 280 m² g-1, with positive effect of 95 m² g-1 when ethylene glycol was substituted by glycerol. Regarding the catalytic properties, it was found that the use of glycerol as solvent resulted in an average increase of 10,1 % in the yields for Al2O3 during cyclooctene epoxidation; the best results were obtained with 53% yield after 6 h of reaction. On the other hand, all gallium oxides presented yields higher than 98% after 4 h. The addition of the HNO3 and TFA acids as co-catalysts of the cyclooctene epoxidation reaction with Al2O3 and acetic acid as co-catalyst of Ga2O3 caused a substantial increase in the initial velocity, rather than doubling their values; on the other hand, the addition of bases, such as PCA, led to reductions in the catalytic activity of the systems. Other alkenes, such as dec-1-ene, and terpenes, including limonene, á-pinene, linalool, geraniol and citral were tested, giving yields ranging from 19 to 51 % for A2O3 (10 h) and between 31 and 100 % for Ga2O3 (7 h).

A atividade catalítica de clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas supramoleculares contendo quatro unidades de clusters periféricos ou complexos de bis(bipiridina)rutênio, na oxidação de substratos orgânicos por iodosil-benzeno ou terc-butil-hidroperóxido, é abordada nesta tese. Foram feitos estudos cinéticos para elucidar o mecanismo de catálise, com especial destaque para duas espécies supramoleculares isoméricas representadas por Mn(3-TRPyP) ou Mn(4-TRPyP), nos quais os complexos de bis(bipiridina)(cloro)rutênio se coordenam à tetrapiridilporfirina através das posições meta ou para da ponte piridínica, respectivamente. Além da maior seletividade proporcionada pelos catalisadores supramoleculares, a substituição do íon cloreto pela água nos complexos periféricos de rutênio, intensificou a atividade catalítica, gerando novos sítios ativos, do tipo Ru(IV)=O. Também foram estudados clusters trinucleares de rutênio, altamente reativos, no estado Ru(III)Ru(IV)Ru(IV)=O. Estes foram gerados eletroquimicamente em solução aquosa, apresentando pronunciada atividade catalítica na oxidação do alcool benzílico. Finalmente, uma espécie dimérica de cluster, ainda inédita, com ponte oxo, foi caracterizada e investigada do ponto de vista catalítico. / The catalytic activity of trinuclear ruthenium clusters and supramolecular tetrapyridylporphyrins containing four peripheral cluster units or bis(bipyridine)ruthenium complexes, in the oxidation of organic substrates by iodosylbenzene or tert-butil-hydroperoxide, is dealt with in this thesis. Kinetic studies were performed in order to elucidate the mechanisms of catalysis involving two isomeric species denoted Mn(3-TRPyP) or Mn(4-TRPyP), in which the bis(bipyridine)(chloro)ruthenium complexes are bound to the tetrapyridylporphyrin center, at the meta or para positions of the pyridine bridge, respectively. In addition to the improved selectivity by such supramolecular catalysts, the substitution of the chloride ion by water in the peripheral ruthenium complexes, greatly enhanced their catalytic activity by generating new Ru(IV)=O reactive sites. Highly reactive trinuclear ruthenium clusters of the type Ru(III)Ru(IV)Ru(IV)=O were also generated electrochemically in aqueous solution, exhibiting pronounced catalytic activity in the oxidation of benzyl alcohol. Finally, a novel dimeric oxo-bridged cluster species was characterized, and its role in catalysis investigated.

A atividade catalítica de clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas supramoleculares contendo quatro unidades de clusters periféricos ou complexos de bis(bipiridina)rutênio, na oxidação de substratos orgânicos por iodosil-benzeno ou terc-butil-hidroperóxido, é abordada nesta tese. Foram feitos estudos cinéticos para elucidar o mecanismo de catálise, com especial destaque para duas espécies supramoleculares isoméricas representadas por Mn(3-TRPyP) ou Mn(4-TRPyP), nos quais os complexos de bis(bipiridina)(cloro)rutênio se coordenam à tetrapiridilporfirina através das posições meta ou para da ponte piridínica, respectivamente. Além da maior seletividade proporcionada pelos catalisadores supramoleculares, a substituição do íon cloreto pela água nos complexos periféricos de rutênio, intensificou a atividade catalítica, gerando novos sítios ativos, do tipo Ru(IV)=O. Também foram estudados clusters trinucleares de rutênio, altamente reativos, no estado Ru(III)Ru(IV)Ru(IV)=O. Estes foram gerados eletroquimicamente em solução aquosa, apresentando pronunciada atividade catalítica na oxidação do alcool benzílico. Finalmente, uma espécie dimérica de cluster, ainda inédita, com ponte oxo, foi caracterizada e investigada do ponto de vista catalítico. / The catalytic activity of trinuclear ruthenium clusters and supramolecular tetrapyridylporphyrins containing four peripheral cluster units or bis(bipyridine)ruthenium complexes, in the oxidation of organic substrates by iodosylbenzene or tert-butil-hydroperoxide, is dealt with in this thesis. Kinetic studies were performed in order to elucidate the mechanisms of catalysis involving two isomeric species denoted Mn(3-TRPyP) or Mn(4-TRPyP), in which the bis(bipyridine)(chloro)ruthenium complexes are bound to the tetrapyridylporphyrin center, at the meta or para positions of the pyridine bridge, respectively. In addition to the improved selectivity by such supramolecular catalysts, the substitution of the chloride ion by water in the peripheral ruthenium complexes, greatly enhanced their catalytic activity by generating new Ru(IV)=O reactive sites. Highly reactive trinuclear ruthenium clusters of the type Ru(III)Ru(IV)Ru(IV)=O were also generated electrochemically in aqueous solution, exhibiting pronounced catalytic activity in the oxidation of benzyl alcohol. Finally, a novel dimeric oxo-bridged cluster species was characterized, and its role in catalysis investigated.