Teses de Doutorado

Fernanda Priscila Nascimento Rodrigues da Silva. Obtenção de bioéteres do glicerol via síntese de Williamson promovida por reagentes básicos sólidos. 2020, Tese de Doutorado, LaSESB, Rio de Janeiro, UFRJ, IPPN

RESUMOVisando agregar valor ao glicerol oriundo do biodiesel, nesta tese investigamos uma inovação para a síntese de diversos éteres de glicerol utilizando a síntese de Williamson. Diferentes haletos de alquila (brometos de etila, alila, propargila, benzila, cloreto isopropila e iodeto de etila) foram reagidos com o glicerol, em fase heterogênea na presença da resina básica Amberlyst® A26 forma -OH. Éteres alquilados do glicerol têm sido utilizados como bioaditivos para combustíveis, tensoativos, solventes para tintas e etc. Diversas condições reacionais foram estudadas como temperatura, natureza do reagente básico, estrutura do haleto de alquila e espécie de solvente empregado. O processo mostrou-se bastante eficiente, sendo as melhores condições atingidas foi utilizando brometo de etila, Amberlyst® A26 -OH em 1,3- dioxana que converteu 100% do glicerol em éteres (mono: di: tri: éter; 72,8 : 20,8: 6,2), a 60 °C, em 24h e utilizando iodeto de etila, Amberlyst® A26 -OH em 1,3-dioxana que converteu 100% do glicerol em éteres (mono: di: tri: éter; 72,6 : 20,9: 6,5), a 60 °C, em 24h, em ambos os casos não houve a formação de subprodutos, o que torna o processo economicamente e ambientalmente mais atraente, devido a possibilidade de recuperação e reuso da resina.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira

Bruno Amaral Meireles. Síntese de Bioaditivos: Produção de acetinas através da transesterificação do glicerol com acetato de etila via catálise ácida heterogênea. 2013, Tese de Doutorado, LaSESB, Rio de Janeiro, UFRJ, IPPN

RESUMO: Nesta tese de doutorado, estudamos a síntese de acetinas via transesterificação ácida catalisada do acetato de etila com glicerol, visando obter bioaditivos para combustíveis. Assim, a acetilação do glicerol foi realizada através da reação de transesterificação, catalisada pelas resinas Amberlyst® 15 seca e Amberlyst® 16 úmida usando acetato de etila como éster de transesterificação. Foram estudadas as melhores condições reacionais, como temperatura, proporção de agente acetilante, e a influência do tipo de catalisador empregado. O processo mostrou-se bastante eficiente, sendo o melhor resultado atingido com Amberlyst® 15 que converteu 100% do glicerol em acetinas (mono: di : triacetina; 9,3 : 77,4 : 13,3), a 90OC, em 20h produzindo etanol como co-produto, o que torna o processo economicamente e ambientalmente mais atraente. A distribuição de produtos no equilíbrio para os diferentes catalisadores empregados foi também obtida. A oxidação do etanol formado durante o processo de transesterificação do glicerol e a influência do ácido acético produzido a partir desta oxidação na reação de esterificação do glicerol foram investigadas. Assim, a resina oxidante baseada em ácido crômico Amberlyst® 26 foi usada na oxidação do etanol no mesmo balão reacional e fora deste via um aparelho de Síntese de Bioaditivos: Produção de acetinas através da transesterificação do glicerol com acetato de etila via catálise ácida heterogênea. Adicionalmente, a síntese de biodiesel de ésteres etílicos junto com a de triacetina através da reação de interesterificação num mesmo pote reacional foi preliminarmente testada. Finalmente, a mistura de acetinas produzidas no processo de transesterificação foi separada usando a técnica de cromatografia contra-corrente (CCC). As acetinas foram separadas eficientemente com a pureza de 99% para a monoacetina, 81% para a diacetina e 96% para a triacetina..

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira

Leandro Lara de Carvalho. Síntese diastereosseletiva de acetais nitrosos via cicloadições “tandem” [4+2]/[3+2] com derivados de nitroolefinas γ-(S)-N,N-dibenzil aminadas usando catalisadores de Li+. 2012, Tese de Doutorado, LaSESB, Rio de Janeiro, UFRJ, NPPN.

RESUMO: Neste trabalho três nitroolefinas conjugadas quirais foram sintetizadas a partir dos α-aminoácidos L-alanina, L-fenilalanina e L-leucina, em cinco etapas, em rendimento global de 70-76%. A reatividade e diastereosseletividade desses heterodienos quirais foram avaliadas em várias cicloadições [4+2]/[3+2] tandem, que ocorreram no mesmo balão reacional, utilizando (etil vinil éter) e um alceno deficiente em elétrons (acrilato de metila, acrilonitrila ou metil vinil cetona). Vários meios catalíticos foram investigados visando a síntese diastereosseletiva não racêmica dos respectivos cicloadutos (acetais nitrosos), dentre eles Ti(O-i-Pr)2Cl2, LiCl ou LiClO4 dissolvidos em solventes adequados. O emprego do catalisador LiClO4 em etanol/água foi o meio mais eficiente fornecendo os desejados cicloadutos com melhores rendimentos e diastereosseletividade. Adicionalmente, também foram obtidas duas isoxazolidinas quirais e uma pirrolizidin-3-ona, ambas substâncias derivadas de acetais nitrosos.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira

Cleber Bomfim Barreto Junior. Síntese Formal do Ácido-(+)-Nefrosterânico a partir de Ésteres β-Nitroalquílicos Quirais. 2009, Tese de Doutorado, LaSESB, UFRJ, NPPN.

RESUMO: O (S,E)-N,N-dibenzil-4-nitro-1-fenilbut-3-en-2-amino (11b) foi sintetizado a partir do (S)-2-(dibenzilamino)-3-fenilpropano (8b), um derivado comercial do α-aminoácido L-(+)-fenilalanina, em três etapas, em rendimento global de 60%. A reatividade e diastereosseletividade do nitroalceno 11b, agindo como dienófilo, em reações de Diels-Alder com diferentes dienos (Ciclopentadieno (20), 1,3-dimetil-butadieno (21), 1,3-cicloexanodieno (22) e dieno de Danishefsky (23)) foi investigada em diferentes condições reacionais, tais como temperaturas, solventes e ácidos de Lewis. A reação ocorreu com sucesso quando ciclopentadieno (20) foi utilizado como dieno. Dos quatro cicloadutos diastereoisoméricos possíveis, apenas dois (20b e 20b`) foram formados em 50-60% de rendimento como uma mistura de estereoisômeros endo 2,8:1. Os demais dienos forneceram uma mistura complexa de produtos. Uma discussão mecanística sobre a formação de (20b e 20b`) foi realizada.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira

Leandro Soter de Mariz e Miranda. Síntese estereosseletiva dos ácidos (+)- e (-)-6-etil-tetraidropiran-2-il-fórmico e da lactona 4-hidroxi-6-propil-1-oxocicloexan-2-ona, substância bioativa de Vitex cimosa, através da reação de ciclização de Prins. 2007, Tese de Doutorado, LaSESB, NPPN, UFRJ.

RESUMO: Descrevemos neste trabalho a síntese estereosseletiva dos ácidos (-)-(2S,6S)-6-etil-tetraidropiranil-2-fórmico (-)-104) e (+)-(2R,6R)-6-etil-tetraidropiranil-2-fórmico (+)-104) e das lactonas (+/-)-cis e trans-4-hidroxi-6-propil-1-oxacicloexan-2-ona (123) utilzando-se, em todos os casos, a reação de ciclização de Prins como etapachave. A síntese do ácido (-)-104 teve início com a alilação de Barbier diastereosseletiva do aldeído (R)-126, fornecendo o álcool homoalílico (+)-125 em 60% de excesso diastereoisomérico. O álcool (+)-125 foi obtido em alto excesso enantiomérico (87%) e diastereoisomérico (92%) através da reação de migração seletiva do acetal sin-(+)-128. A reação de ciclização de Prins entre (+)-125 e o propionaldeído, forneceu a mistura diasteroisomérica 144. Esta mistura ao ser submetida a uma seqüência de reações compreendendo a desalogenação da mistura diastereoisomérica 144, hidrólise do acetal de 150 e clivagem oxidativa do diol 151, forneceu o ácido (-)-104 em 42% de rendimento global a partir de (R)-126. O excesso enantiomérico de (-)-104 foi de 87%. O ácido (+)-(2R,6R)-6-etil-tetraidropiranil-2-fórmico não pôde ser obtido a partir do álcool (+)-128 em função da dificuldade de inversão de configuração do álcool (+)-125 resultante da presença do sistema homoalílico e do anel dioxolana. Em vista disso, o ácido (+)-104 foi obtido através do aldeído (S)-126, de modo análogo ao seu antípoda. O aldeído (S)-126 foi obtido a partir do ácido ascórbico em 52% de rendimento. Ainda neste trabalho, descrevemos a elucidação estrutural do princípio ativo isolado das cascas de Vitex cymosa. A elucidação estrutural foi realizada a partir da síntese dos diastereoisômeros cis e trans da lactona 123 e a comparação de seus dados espectroscópicos de RMN 13C com os dados da literatura e os dados do produto natural. A síntese dos diastereoisômeros da lactona 123 foi realizada através da reação de ciclização de Prins entre o álcool homoalílico 12 e o butiraldeído, mediada por eterato de fluoreto de boro e ácido acético. A tetraidropirana 168, produto da reação de ciclização de Prins, foi oxidada até o ácido 177 com tetróxido de rutênio. Este ácido ao ser submetido à redução por boroidreto de sódio fornece a lactona 123 em 33 % de excesso diastereoisomérico, tendo o diastereoisômero trans como majoritário. Ainda neste trabalho, foram realizados estudos visando a síntese das lactonas (+) e (-)-123 a partir da ciclização de Prins do álcool homoalílico (+)-125 e butiraldeído mediada por eterato de fluoreto de boro e ácido acético. Estes estudos revelaram que, neste caso, esta reação de ciclização de Prins apresenta comportamento incomum. Neste caso foi observada a adição de átomo de flúor na adição ao cátion intermediário.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira Coorientador: Prof. Mário L. A. A. Vasconcelos

André Luiz da Silva Moura. Adição Nucleofílica Diastereosseletiva a Iminas e Nitroolefinas Quirais Oriundas de α-Aminoácidos Naturais: Síntese do Ácido-(2R,3S)-2-Nitroisopropil-3-N,N-Dibenzilamino-4-Fenilbutanóico. 2007, Tese de Doutorado, LaSESB, NPPN,UFRJ.

RESUMO: A diastereosseletividade da reação de adição nucleofílica de diversos ânions nitronatos às aldiminas quirais enatiomericamente enriquecidas sintetizadas a partir de α-aminoácidos naturais como L-valina, L-leucina, L-alanina e L-fenilalanina foi investigada. Os ânions nitronatos foram gerados a partir dos nitroalcanos correspondentes na presença da resina básica Amberlist A-21 sem solvente. Outro parâmetro investigado por nós consisitiu na utilização de nitroalcanos volumosos, sintetizados em nosso grupo de pesquisa, e sua influência na diastereosseletividade desta reação. As correspondentes nitrodiaminas oriundas da reação de aza-Henry foram obtidas com rendimentos químicos que variaram na faixa de moderados (55-81%) e os excessos diastereoisoméricos obtidos variaram de moderados a bons (66-80%). Adicionalmente, não foi observado sinal de racemização ou de outras reações secundárias.

Aumentando o escopo do estudo da diastereosseletividade de adições nucleofílicas a eletrófilos quirais oriundos de α-aminoácidos naturais, foram sintetizadas nitroolefinas quirais deficientes de elétrons, até então inéditas na literatura, a partir da L-alanina e L-fenilalanina, onde foram empregadas no estudo da adição de conjugada de variados nucleófilos. Diversas condições reacionais como base, tempo, solvente e temperatura foram estudadas. Foram obtidos os adutos em uma faixa de rendimento químico moderado (58 a 77%) e os excessos diastereoisoméricos variaram de baixos a bons (38 a 86%). Não foi observado sinal de racemização nestas reações, embora em um único caso, nós constatamos a ocorrência de uma reação de cicloadição [3 + 2] que ocorrera em concomitância com adição conjugada.

Adicionalmente, estendemos a aplicação desta nova metodologia para a síntese de α-aminoácidos, onde variados métodos para a reação de Nef também foram investigados.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira

Rodrigo Octavio Mendonça Alves de Souza. Estudos da Reação de Morita Baylis-Hillman em Diferentes Condições Reacionais: Um estudo Teórico Experimental. 2007, Tese de Doutorado, LaSESB, NPPN/UFRJ

RESUMO: Neste trabalho de tese investigamos diversas condições reacionais na reação de Morita-Baylis-Hillman com o objetivo de diminuir os tempos reacionais, sem que houvesse perda de rendimento. Foram utilizados diversos solventes próticos e apróticos na reação entre p-NO2 benzaldeído e alquenos ativados como o acrilato de metila (2) e a acrilonitrila (13), sendo as melhores condições encontradas aplicadas em outros aldeídos menos reativos e os resultados encontrados são de moderados a bons tanto no que diz respeito a tempo de reação quanto ao rendimento. Os melhores resultados forma encontrados através da adição de água ao meio reacional. A combinação de terc-butanol e água na proporção 6:4 mostrou ser a melhor condição para reações com acrilonitrila (13), com tempos de reação de 20 minutos e rendimentos quantitativos. Utilizamos também microondas para reação de Morita-Baylis-Hillman onde o meio reacional continha uma combinação de líquidos iônicos e água, os resultados mostram a necessidade de pequenas quantidades de líquido iônico para a diminuição dos tempos reacionais, com bons rendimentos. Líquidos iônicos também foram utilizados na reação de Morita-Baylis-Hillman catalisada por HMT (27), fornecendo resultados moderados. A utilização de nitro olefinas na reação de Morita-Baylis-Hillman não nos levou aos resultados esperados, nas condições estudadas. A avaliação do mecanismo da reação de Morita-Baylis-Hillman do ponto de vista computacional foi realizado, através da teoria do funcional da densidade acoplado a técnica de PCM. Os resultados encontrados são compatíveis com os dados experimentais da literatura.

Orientadora: Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira Coorientador: Prof. Mário L. A. A. Vasconcelos

Ayres Guimarães Dias. Adição de Michael a Enoatos γ-Oxigenados Derivados do D-(+)-Manitol: Parte A: Derivados do Nitrometano como Nucleófilos. Parte B: Derivados da Fenilbenzilsulfona Como Nucleófilos. 1998, Tese de doutorado, NPPN, UFRJ.

RESUMO: A estereoquímica da adição de Michael entre o fenilnitrometano e enoatos quirais γ-oxigenados derivados do D-(+)-manitol foi avaliada. A reação conduz a formação de dois novos centros estereogênicos: Em C-3 (Sin ou anti em relação ao centro γ-oxigenado) e no carbono substituído pelo grupo nitro. Independentemente da estereoquímica dos aceptores (E ou Z), do tempo reacional, da base empregada (TBAF ou DBU) e da temperatura, o aduto de Michael foi obtido em alta diastereosseletividade sin (e.d.=80%), em rendimentos químicos de 55-60%. O segundo centro estereogênico gerado (nitrometínico) foi obtido sem estereocontrole (1:1 a 1:4). O assinalamento da estereoquímica sin do aduto de Michael foi baseada na análise de constantes de acoplamento no espectro de RMN-H dos correspondentes derivados γ-lactônicos desnitrados. Uma racionalização mecanística para a diastereosseleção obtida foi proposta. O 3,4-metilenodioxifenilnitrometano e o 3,4-dimetoxifenilnitrometano também foram sintetizados e usados como nucleófilos. Estes derivados deram origem a uma mistura complexa de produtos, dentre os quais os respectivos adutos e cetonas derivadas da reação de Nef nos adutos formados. A fenilbenzil sulfona, 3,4-metilenodioxibenzilfenil sulfona e a 3,4-dimetoxibenzilfenil sulfona foram preparadas em bons rendimentos e a estereosseletividade da reação de Michael dessas espécies com os enoatos já mencionados foi também avaliada. As estereosseleções mostraram-se independentes da natureza do grupo éster no enoato e do padrão de substituição dos anéis aromáticos nas sulfonas. Para a fenilbenzilsulfona, quando a reação foi processada e interrompida a -78 °C (controle cinético), uma mistura de adutos sin/anti (45/55) foi observada. A estereoquímica do centro metinossulfônico não foi determinada. Em contraste, quando a reação foi interrompida à temperatura ambiente (controle termodinâmico) uma alta diastereosseletividade sin (≥95:5) foi obtida. O emprego de 3,4-metilenodioxibenzilfenilsulfona e 3,4-dimetoxibenzilfenilsulfona como nucleófilo em reações sob controle termodinâmico, conduziram aos correspondentes adutos sin em excelentes diastereosseletividades (≥95:5). O grupo sulfona foi, em alguns casos, removido com amalgama de sódio 6%. Há evidências, que à temperatura ambiente, o controle do curso reacional é termodinâmico.

Orientadores: Prof. Dr. Paulo R. R. Costa ; Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira Tese realizada no LQB em co-orientação

Jeronimo da Silva Costa. Adição Conjugada Sin-Diastereosseletiva de Derivados do Nitrometano a Enoatos γ-Oxigenados Obtidos a partir do R-(+)-Gliceraldeído Acetonídeo. 1996, Tese de doutorado, NPPN, UFRJ.

RESUMO: Uma diastereosseletividade sin foi obtida através de adições de Michael de uma série de derivados primários e secundários funcionalizados do nitrometano 4a-e aos enoatos quirais Z-2a e E2-a, em presença de TBAF.3H2O ou DBU. Independente da base empregada, os adutos sin-5a-e foram obtidos em bons e.d. (90-100%) a partir das adições de 4a-e a Z-2a. Entretanto, para a adição a E-2a o e.d. obtido dependeu da estrutura do nucleófilo. Assim, 50 e 34 % de e.d. foram obtidos para os derivados primários 4a e 4c, respectivamente e 0 a 6% de e.d. para os derivados secundários 4b-e, respectivamente. Uma mistura de epímeros (2:1-1,3:1) foi obtida no centro estereogênico portador do grupo nitro em 5a e 5c-e. A razão epimérica sin:anti na nova ligação C-C gerada mostrou ser cineticamente controlada, enquanto a razão epimérica no centro estereogênico C-NO2 mostrou ser controlada termodinamicamente. Os adutos 5a,b foram transformados em cis-β,γ-dissubstituídas-γ-butirolactonas 13 e 17. Uma racionalização mecanística para explicar as diastereosseletividades observadas foi também proposta.

Orientadores: Prof. Dr. Paulo R. R. Costa ; Profª. Drª. Vera Lúcia Patrocínio Pereira Tese realizada no LQB em co-orientação