Rhodium-catalyzed carbonylation of allylaminoalcohols: Catalytic synthesis of N-(2-hydroxy-alkyl)-gamma-lactams and bicyclic oxazolidines

Gamma-lactams and bicyclic oxazolidines are important structural frameworks in both synthetic organic chemistry and related pharmacological fields. These heterocycles can be prepared by the rhodium-catalyzed carbonylation of unsaturated amines. In this work, allylaminoalcohols, derived from the aminolysis of cyclohexene oxide, styrene oxide, (R)-(+)-limonene oxide, and ethyl-3-phenyl-glicidate, were employed as substrates. These allylaminoalcohols were carbonylated by employing RhClCO(PPh3)(2) as a precatalyst under varying CO/H-2 mixtures, and moderate to excellent yields were obtained, depending on the substrate used. The results indicated that an increase in the chelating ability of the substrate (-OH and -NHR moieties) decreased the conversion and selectivity of the ensuing reaction. Additionally, the selectivity could be optimized to favor either the gamma-lactams or the oxazolidines by controlling the CO/H-2 ratio. A large excess of CO provided a lactam selectivity of up to 90%, while a H-2-rich gas mixture improved the selectivity for oxazolidines, resulting from hydroformylation/cyclization. Studies of the reaction temperature indicated that an undesirable substrate deallylation reaction occurs at higher temperature (>100 degrees C). Further, kinetic studies have indicated that the oxazolidines and gamma-lactams were formed through parallel routes. Unfortunately, the mechanism for oxazolidines formation is not yet well understood. However, our results have led us to propose a catalytic cycle based on hydroformylation/acetalyzation pathways. The gamma-lactams formation follows a carbonylation route, mediated by a rhodium-carbamoylic intermediate, as previously reported. To this end, we have been able to prepare and isolate the corresponding iridium complex, which could be confirmed by X-ray crystallographic analysis. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Palladium(II) complexes with a phosphino-oxime ligand: synthesis, structure and applications to the catalytic rearrangement and dehydration of aldoximes

The treatment of [PdCl2(COD)] (COD = 1,5-cyclooctadiene) with 1 and 2 equivalents of 2-(diphenylphosphino)benzaldehyde oxime in dichloromethane at room temperature led to the selective formation of [PdCl2{κ2-(P,N)-2-Ph2PC6H4CH[double bond, length as m-dash]NOH}] (1) and [Pd{κ2-(P,N)-2-Ph2PC6H4CH[double bond, length as m-dash]NOH}2][Cl]2 (2), respectively, which represent the first examples of Pd(II) complexes containing a phosphino-oxime ligand. These compounds, whose structures were fully confirmed by X-ray diffraction methods, were active in the catalytic rearrangement of aldoximes. In particular, using 5 mol% complex 1, a large variety of aldoximes could be cleanly converted into the corresponding primary amides at 100 °C, employing water as solvent and without the assistance of any cocatalyst. Palladium nanoparticles are the active species in the rearrangement process. In addition, when the same reactions were performed employing acetonitrile as solvent, selective dehydration of the aldoximes to form the respective nitriles was observed. For comparative purposes, the catalytic behaviour of an oxime-derived palladacyclic complex has also been briefly evaluated.

One-pot synthesis of imines from benzyl alcohol and amines on Au/ZrO2 catalyst

Imines were synthesized from benzyl alcohol and amines by using catalysts of gold nanoparticles supported on ZrO2 (Au/ZrO2). The effects of reaction time, temperature, gold loadings and base were investigated. High yields were achieved under moderate conditions (60 °C) in the presence of KOCH3. For instance, the yield of N-benzylidenebenzylamine produced from benzyl alcohol and benzylamine on 3 wt% Au/ZrO2 is 87 %. The synthesis of imine involves two reaction steps: selective oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde and the coupling reaction of amines with benzaldehyde. In the first step, the base promotes the selective oxidation. The reactions of benzyl alcohol with three different amines, aniline, n-butylamine and benzylamine, were conducted to produce corresponding imines. The results show that the amine with stronger nucleophilicity has better ability to react with benzaldehyde in the second step, resulting in higher yield of the corresponding imine. We proposed a tentative mechanism for the synthesis process.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Magnetism and luminescence evolution due to nitrogen doping in manganese-gallium oxide nanowires

We report a new method for large-scale production of GaMnN nanowires, by annealing manganese-gallium oxide nanowires in flowing ammonia at high temperature. Microstructure analysis indicates that the GaMnN nanowires have wurtzite GaN structure without Mn precipitates or Mn-related second phases. Magnetism evolution due to nitrogen doping in manganese-gallium oxide nanowires was evaluated by magnetic measurements. Magnetic measurement reveals that the magnetization increases with the increase of nitrogen concentration. Ferromagnetic ordering exists in the GaMnN nanowires, whose Curie temperature is above room temperature. Luminescence evolution was investigated by the cathodoluminesence measurement for a single nanowire and photoluminescence measurement in a temperature range between 10 and 300 K. Experimental results indicate that optical properties can be modulated by nitrogen doping in manganese-gallium oxide nanowires. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Preparação de soluções sólidas superficiais à base de alumina como catalisadores para síntese do biodiesel via rota etílica

Pós-graduação em Química - IBILCE