Teses de Doutorado

Resumo das Teses e Dissertações – LaSESB (Arquivo PDF)



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



Resumo das Teses e Dissertações – LaSESB (Arquivo PDF)