A presente tese teve como foco principal de trabalho acoplamentos cruzados carbono-carbono, especialmente os acoplamentos Heck, Suzuki e Sonogashira. Cada um dos acoplamentos foi trabalhado de maneira individual considerando algumas características tecnológicas relevantes à área. - Para o acoplamento Heck, foi estudado o sistema catalítico mais adequado ao acoplamento C-C entre um álcool alílico e um brometo de vinila. Com os resultados obtidos foi possível propor um mecanismo para a reação estudada bem como a modelagem dos parâmetros de reação para otimizar o rendimento do produto desejado. - Para o acoplamento Suzuki, foram desenvolvidos catalisadores a base de paládio e paládio/ouro suportados em sílica. Ambos catalisadores foram altamente ativos para a reação de Suzuki. O sistema catalítico desenvolvido, além de tudo, consiste no uso de um solvente ambientalmente correto – água – e a possibilidade de reuso, tanto do catalisador, quanto do meio reagente, torna esse processo bastante atrativo sob o ponto de vista da química verde. - Duas partes do trabalho se referem à funcionalização de uma matéria-prima consideravelmente barata e abundante – terpenos, substâncias de origem natural e constituintes principais de vários dos óleos essenciais naturais brasileiros. Primeiro foi estudado o acoplamento Heck entre terpenos e haletos de arila variados. Apesar de razoavelmente pouco reativos neste tipo de reação, os terpenos foram acoplados com auxílio do sistema catalítico adequado até que se obtivesse o máximo de rendimento do(s) produto(s) desejado(s). Os produtos de acoplamento obtidos nessa parte do trabalho podem ser utilizados como intermediários de síntese de moléculas mais complexas e com interesses científico-tecnológicos mais nobres. Por fim, os monoterpenos foram acoplados para a obtenção de compostos imidazólicos utilizados na obtenção de líquidos iônicos. O acoplamento seletivo entre alquinos baseados em monoterpenos e imidazoles halogenados mono e dissubstituídos foi estudado e o tipo de produto obtido abre uma janela de novas oportunidades sintéticas. Os produtos obtidos são líquidos iônicos e os dissubstituídos podem, ainda, serem utilizados como ligantes quirais. / This thesis focused on development of carbon-carbon cross-couplings systems, especially Heck, Suzuki and Sonogashira couplings. Each of these systems was worked individually considering some technological characteristics relevant to the area. - For the Heck coupling, the most suitable catalyst system was studied for C-C couplings between an allylic alcohol and a vinyl bromide. With these results we propose a mechanism for the reaction studied and the modeling of reaction parameters to optimize the yield of the desired product. - For the Suzuki coupling, catalysts based on palladium and palladium / gold supported on silica have been developed. Both were highly active catalysts for the Suzuki reaction. The catalyst system developed, above all, consists in the use of a solvent environmentally friendly - water - and the possibility of reusing both, the catalyst as well as the reaction medium makes this process very attractive from the point of view of a greener chemistry. - Two parts of this work refer to the functionalization of a raw material considerably cheap and abundant – terpenes, substances of natural origin and major constituents of many natural essential oils in Brazil. First we studied the Heck coupling between aryl halides and terpenes. Although fairly unreactive in this type of reaction, the terpenes could be coupled with the aid of a suitable catalytic system until achieving the maximum yield of the product(s) desired. The coupling products obtained in this part of the work can be used as intermediates for the synthesis of more complex molecules with scientific and technological nobler interest. Finally, the monoterpenes were coupled to obtain imidazole compounds used in the preparation of ionic liquids. The selective coupling of alkynes monoterpenes based and halogenated mono- and disubstituted imidazoles has been studied and the type of product opens a new window of synthetic opportunities. The resulting products are ionic liquids and the disubstituted products can also be used as chiral ligands.

A presente tese teve como foco principal de trabalho acoplamentos cruzados carbono-carbono, especialmente os acoplamentos Heck, Suzuki e Sonogashira. Cada um dos acoplamentos foi trabalhado de maneira individual considerando algumas características tecnológicas relevantes à área. - Para o acoplamento Heck, foi estudado o sistema catalítico mais adequado ao acoplamento C-C entre um álcool alílico e um brometo de vinila. Com os resultados obtidos foi possível propor um mecanismo para a reação estudada bem como a modelagem dos parâmetros de reação para otimizar o rendimento do produto desejado. - Para o acoplamento Suzuki, foram desenvolvidos catalisadores a base de paládio e paládio/ouro suportados em sílica. Ambos catalisadores foram altamente ativos para a reação de Suzuki. O sistema catalítico desenvolvido, além de tudo, consiste no uso de um solvente ambientalmente correto – água – e a possibilidade de reuso, tanto do catalisador, quanto do meio reagente, torna esse processo bastante atrativo sob o ponto de vista da química verde. - Duas partes do trabalho se referem à funcionalização de uma matéria-prima consideravelmente barata e abundante – terpenos, substâncias de origem natural e constituintes principais de vários dos óleos essenciais naturais brasileiros. Primeiro foi estudado o acoplamento Heck entre terpenos e haletos de arila variados. Apesar de razoavelmente pouco reativos neste tipo de reação, os terpenos foram acoplados com auxílio do sistema catalítico adequado até que se obtivesse o máximo de rendimento do(s) produto(s) desejado(s). Os produtos de acoplamento obtidos nessa parte do trabalho podem ser utilizados como intermediários de síntese de moléculas mais complexas e com interesses científico-tecnológicos mais nobres. Por fim, os monoterpenos foram acoplados para a obtenção de compostos imidazólicos utilizados na obtenção de líquidos iônicos. O acoplamento seletivo entre alquinos baseados em monoterpenos e imidazoles halogenados mono e dissubstituídos foi estudado e o tipo de produto obtido abre uma janela de novas oportunidades sintéticas. Os produtos obtidos são líquidos iônicos e os dissubstituídos podem, ainda, serem utilizados como ligantes quirais. / This thesis focused on development of carbon-carbon cross-couplings systems, especially Heck, Suzuki and Sonogashira couplings. Each of these systems was worked individually considering some technological characteristics relevant to the area. - For the Heck coupling, the most suitable catalyst system was studied for C-C couplings between an allylic alcohol and a vinyl bromide. With these results we propose a mechanism for the reaction studied and the modeling of reaction parameters to optimize the yield of the desired product. - For the Suzuki coupling, catalysts based on palladium and palladium / gold supported on silica have been developed. Both were highly active catalysts for the Suzuki reaction. The catalyst system developed, above all, consists in the use of a solvent environmentally friendly - water - and the possibility of reusing both, the catalyst as well as the reaction medium makes this process very attractive from the point of view of a greener chemistry. - Two parts of this work refer to the functionalization of a raw material considerably cheap and abundant – terpenes, substances of natural origin and major constituents of many natural essential oils in Brazil. First we studied the Heck coupling between aryl halides and terpenes. Although fairly unreactive in this type of reaction, the terpenes could be coupled with the aid of a suitable catalytic system until achieving the maximum yield of the product(s) desired. The coupling products obtained in this part of the work can be used as intermediates for the synthesis of more complex molecules with scientific and technological nobler interest. Finally, the monoterpenes were coupled to obtain imidazole compounds used in the preparation of ionic liquids. The selective coupling of alkynes monoterpenes based and halogenated mono- and disubstituted imidazoles has been studied and the type of product opens a new window of synthetic opportunities. The resulting products are ionic liquids and the disubstituted products can also be used as chiral ligands.

Orientador: Carlos Roque Duarte Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lustosa_DaniloMachado_M.pdf: 59336060 bytes, checksum: e1999d97ac1f1ad2f49b0e334514c4fa (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A reação de Heck convencional consiste em uma reação entre olefinas e haletos de arila ou vinila catalisada por paládio. A variante Heck-Matsuda (HM) utiliza sais de arenodiazônio, mais reativos do que os respectivos haletos de arila ou vinila.. Por muito tempo a HM apresentava como principal limitação metodológica a ausência de uma versão enantiosseletiva. Em 2012, o grupo do prof. Carlos Correia relatou a primeira reação de Heck-Matsuda enantiosseletiva. Com o intuito de tornar esta metodologia uma ferramenta sintética mais robusta e compreender melhor esta reação, esta dissertação relata novos estudos de complexos de paládio quirais, não racêmicos, como sistemas catalíticos na arilação de 3-pirrolinas N-protegidas em reações de Heck-Matsuda enantiosseletivas. Com a utilização de complexos Pd/piridinoxazolina obteve-se adutos de Heck contendo substituintes doadores de elétrons em rendimentos de bons a excelentes e razões enantiômericas de moderadas a boas. Ao se fazer uso de sais de arenodiazônio com substituintes retiradores de elétrons, obteve-se os adutos de Heck em rendimentos de baixos a bons e razões enantiômericas de boas a excelentes. Alguns dos adutos de Heck foram selecionados e aplicados na obtenção de análogos do baclofeno e suas respectivas butirolactamas, com o objetivo de demonstrar a aplicabilidade sintética da nova metodologia e determinar a estereoquímica absoluta dos adutos de Heck obtidos (via comparação dos valores de [a]D obtidos com aqueles relatados na literatura). Por fim, com a estereoquímica dos produtos determinadas, racionalizou-se a obtenção destes adutos de forma enantiosseletiva através da apresentação de ciclos catalíticos apropriados / Abstract: The conventional Heck reaction consists of a reaction between olefins and vinyl or aryl halides catalyzed by palladium. The variant Heck-Matsuda (HM) uses arenediazonium salts, more reactive than the corresponding aryl or vinyl halides. For a long time the HM was seeing as a limited synthetic method due to the absence of its enantioselective version. In 2012, the group of prof. Carlos Correia reported the first enantioselective Heck-Matsuda reaction. Aiming at making this methodology a powerful synthetic tool, as well as to get mechanistic insights, this dissertation describes our studies on the enantioselective HM employing chiral, non-racemic, palladium complexes for the arylation of 3-N-protected- pyrrolines. With the use of Pd/pyridine-oxazoline complexes chiral Heck adducts were obtained containing electron rich substituents in good to excellent yields in enantiomeric ratios from moderate to good. When making use of arenediazonium salts with electron withdrawing substituents, the Heck adducts were obtaining in low from good yields in enantiomeric ratios from good to excellent. Some of the Heck adducts were selected in order to synthesize baclofen analogues and butyrolactams to demonstrate not only the applicability of the new method but also to determine the absolute stereochemistry of the Heck adducts (comparison of our [a]D values with those reported in the literature). Finally, with the absolute stereochemistry of the products determined, a rationale for this new enantioselective Heck-Matsuda was provided / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

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Le développement d’une chimie propre et donc durable est un des challenges majeurs du 21ème siècle dans les pays industrialisés. Étant au cœur de nombreuses découvertes dans divers domaines scientifiques allant de la physique à la médecine, les sciences chimiques doivent jouer un rôle central pour résoudre un certain nombre de problèmes environnementaux auxquels nous devons faire face. Mon travail de thèse s’inscrit dans cette problématique par le développement de méthodologies de synthèse faisant intervenir plusieurs transformations dans le même réacteur. Nous avons notamment développé des séquences réactionnelles appelées HRC (pour Heck-Reduction-Cyclization, en anglais) prenant appui sur le caractère multi-tâche d’un catalyseur à base de palladium. Ces travaux nous ont permis de préparer une grande variété d’hétérocyles ou composés fonctionnalisés parmi lesquels nous pouvons citer les oxindoles, les indanones, ou encore les naphthoxindoles. Ces travaux ont donné lieu pour le moment à quatre publications dans des journaux à comité de lecture. / The development of clean chemistry and therefore sustainable is one of the major challenges of the 21st century in industrialized countries. Being in the heart of many discoveries in various scientific fields ranging from physics to medicine, the chemical sciences must play a central role in solving a number of environmental problems we face. My thesis work is part of this problem through the development of synthetic methodologies involving several transformations in the same reactor. We have developed the reaction sequences called HRC (for Heck-Reduction-cyclization) building on the multi-task of a palladium catalyst. This work allowed us to prepare a variety of functionalized heterocycles or compounds from which we can cite the oxindole, the indanones, or the naphthoxindoles. This work has resulted for the time four publications in peer-reviewed journals.

En este trabajo se han sintetizado nuevos ligandos N-alquil-3,5-pirazol a partir del ligando 3,5-pirazólico y del haloalcano apropiado en tolueno o THF usando como base NaOEt o NaH. Cuando el ligando precursor contiene un sustituyente piridilo, la reacción de alquilación presenta una gran regioselectividad. Se han llevado a cabo cálculos teóricos para racionalizar estos hechos experimentales, observando que esta regioselectividad es debida a la formación de un quelato entre el Na+ y el ligando 3,5-piridilpirazol.Se ha estudiado la reactividad de varios de estos ligandos con diferentes productos de partida de paladio y platino(II) obteniéndose en todos los casos complejos con una geometría plano-cuadrada.En la reacción de los ligandos pirazólicos monodentados con clorocomplejos de paladio(II) o platino se obtienen los complejos trans-[MCl2(L)2]. La presencia de uno o dos isómeros en solución (syn o anti) es debido al impedimento de la rotación alrededor del enlace Pd-N controlado por factores estéricos que provienen de la longitud de la cadena y de la naturaleza del metal.Por otra banda, la reacción entre los ligandos 3-5-piridilpirazol y los clorocomplejos de Pd(II) y Pt(II) en una proporción 1:1 o 2:1 forman los complejos cis-[MCl2(L)] o [M(L)2](X)2 (X = BF4 o BPh4) respectivamente. Una vez sintetizados los complejos cis-[PdCl2(L)], se ha ensayado su reactividad frente ligandos monodentados como la trifenilfosfina y la piridina produciendo nuevos complejos por sustitución de los ligandos cloruros por el correspondiente ligando monodentado.. Además se ha ensayado la actividad catalitica de los complejos con formula cis-[PdCl2(L)] en la reacción de HeckFinalmente, han sido sintetizados los complejos alilpaladio [Pd(?3-C3H5)(L)](BF4) con los ligandos 3,5-piridilpirazol a partir del ligando apropiado y el dimero [Pd(alilo)Cl]2 en presencia de AgBF4 y se ha estudiado la aparente rotacion del grupo alilo que se observa como un intercambio Hsyn-Hsyn and Hanti-Hanti. / In this Thesis new N-alkyl-3,5-pyrazole and N-hidroxialkyl-3,5-pyrazole derived ligands have been synthesized. These ligands have been obtained by reaction between 3,5-pyrazole derived ligands and the appropriate haloalkane in toluene or THF using NaOEt or NaH as base. When the precursor ligand has a pyridyl substituent the alkylation reaction presents a large regioselectivity. Theoretical calculations have been carried out to rationalize the experimental observations, showing that regioselectivity is governed by the formation of Na+-pyrazolide chelate complexes.It is also been studied the reactivity of some of these ligands with different products of palladium and platinum(II). Reactions of the monodentated N-alkyl-3,5-pyrazole derived ligands synthesized in this work with chlorocomplexes gave complexes trans-[MCl2(L)2]. The presence of one or two isomers in solution (syn or anti) is due to a hindered rotation around the Pd-N bond, controlled by steric factors coming from the size of alkyl groups and the nature of the metal. On the other hand, the reaction between N-alkyl-3-pyridil-5-sustituted-pyrazole ligands and chlorocomplexes in 1:1 and 2:1 proportion resulted in the formation complexes of formula cis-[MCl2(L)] or [M(L)2](X)2 (X = BF4 or BPPh4). Treatment of cis-[PdCl2(L)] (L = N-alkyl-3-pyridil-5-sustituted-pyrazole ligands) with pyridine (py) or triphenylphosphine (PPh3) produced new complexes by substitution of chloride by the corresponding monodentate ligand (py or PPh3). However, the complexes whose formula are cis-[PdCl2(L)] have been proved like catalyst in the Heck reaction. Finally, allylpalladium [Pd(?3-C3H5)(L)](BF4) complexes with N-alkyl-3-pyridil-5-sustituted-pyrazole ligands were synthesised from the appropiate piridinylpyrazole ligand and ?3-allylpalladium chloride dimer in the presence of AgBF4. Also, it was studied the apparent allyl rotation that is observed as Hsyn-Hsyn and Hanti-Hanti interconversions.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Stuttgart, Univ., Diss., 2003.

Universiẗat, Diss., 2003--Dortmund.