Unsymmetrisch substituierte N-heterocyclische Carbene mit einem 1,1 ʹ-Ferrocendiyl-Rückgrat und N-heterocyclische Carbene als Adsorbatspezies für selbstorganisierende Monolagen

Aufbauend auf den Arbeiten von Bielawski et al. und Siemeling et al. wurden im Rahmen dieser Arbeit unsymmetrisch substituierte N-heterocyclische Carbene mit einem 1,1ʹ-Ferrocendiyl-Rückgrat synthetisiert. Ausgehend von der literaturbekannten Verbindung 1,1’-Diaminoferrocen gelang die Einführung der exocyclischen Substituenten an den Stickstoffatomen lediglich durch die Anpassung der Stöchiometrie in den einzelnen Syntheseschritten. Es wurden die folgenden drei NHCs synthetisiert: N-(2-Adamantyl)-N’-neopentyldiaminocarben[3]ferrocenophan (Ad/Np), N-Neopentyl-N’-phenyldiaminocarben[3]ferrocenophan (Ph/Np) und N-(9-Anthracenylmethyl)-N’-neopentyldiaminocarben[3]ferrocenophan (Acm/Np). Das Carben Ad/Np konnte dabei erfolgreich isoliert werden, während die anderen zwei Carbene als Liganden in Komplexen des Typs [RhCl(COD)(NHC)] stabilisiert wurden. Von allen drei Carbenen wurden Rhodium-Carben-Komplexe des Typs [RhCl(COD)(NHC)] und cis-[RhCl(CO)2(NHC)] synthetisiert. Anhand der röntgenkristallographischen und NMR-spektroskopischen Untersuchungen dieser Rhodiumkomplexe konnten in allen sechs Komplexen anagostische Wechselwirkungen zwischen dem zentralen Rhodiumatom und den Wasserstoffatomen der exocyclischen Substituenten, die sich in α-Position zu den Stickstoffatomen befinden, nachgewiesen werden. Des Weiteren wurden anhand der cis-[RhCl(CO)2(NHC)]-Komplexe die TEP-Werte der Carbene bestimmt. Gemessen in DCM betragen diese 2049 cm-1 (Ad/Np), 2049 cm-1 (Ph/Np) und 2051 cm-1 (Acm/Np). Unabhängig von den unsymmetrisch substituierten NHCs mit einem 1,1ʹ-Ferrocendiyl-Rückgrat wurde im Rahmen dieser Arbeit die Eignung von NHCs als Adsorbatspezies für selbstorganisierende Monolagen überprüft. Hierzu wurden Tetraalkylimidazol-2-ylidene synthetisiert, welche als 0.01 mM Lösung auf Gold(111)-Substrate aufgebracht wurden. Die Goldsubstrate wurden anschließend mittels XPS untersucht. Die XPS-Analyse der modifizierten Goldsubstrate zeigte, dass eine Bindung der Carbene auf der Oberfläche stattgefunden hat. Es zeigte sich allerdings auch, dass keine SAM gebildet wurden, da die Oberfläche signifikant mit kohlen- und sauerstoffbasierten Verbindungen kontaminiert ist. Dabei kann vermutet werden, dass die Carbene nicht ausschließlich auf der Goldoberfläche selbst, sondern auch mit den auf der Oberfläche befindlichen Verbindungen reagiert haben.

Single and multiple addition to C60. A computational chemistry study

Des del seu descobriment, a la molècula C60 se li coneixen una varietat de derivats segons el tipus de funcionalització amb propietats fisicoquímiques específiques de gran interès científic. Una sel·lecció de derivats corresponents a addicions simple o múltiple al C60 s'ha considerat en aquest treball d'investigació. L'estudi a nivell de química computacional de diversos tipus d'addició al C60 s'han portat a terme per tal de poder donar resposta a aspectes que experimentalment no s'entenen o són poc clars. Els sistemes estudiats en referència a l'addició simple al C60 han estat en primer lloc els monoiminoful·lerens, C60NR, (de les dues vies proposades per la seva síntesi, anàlisis cinètic i termodinàmic han ajudat a explicar els mecanismes de formació i justificar l'addició a enllaços tipus [5,6]), i en segon lloc els metanoful·lerens i els hidroful·lerens substituits, C60CHR i C60HR, (raons geomètriques, electròniques, energètiques i magnètiques justifiquen el diferent caràcter àcid ente ambdós derivats tenint en compte una sèrie de substituents R amb diferent caràcter electrònic donor/acceptor). Els fluoroful·lerens, C60Fn, i els epoxid ful·lerens, C60On, (anàlisi sistemàtic dels seus patrons d'addició en base a poder justificar la força que els governa han aportat dades complementàries a les poques que existeixen experimentalment al respecte).

Síntesi i Reactivitat de nous Macrocicles Nitrogenats Poliinsaturats

En aquesta tesi s'han sintetitzat macrocicles nitrogenats poliinsaturats de diferents mides i s'ha estudiat la seva reactivitat. S'han preparat macrocicles de quinze i setze baules triacetilènics i de quinze baules contenint dos triples i un doble enllaç a l'estructura. S'ha estudiat la ciclotrimerització [2+2+2] d'aquests macrocicles catalitzada per metalls de transició en dissolvents orgànics convencionals o en sals foses. S'han sintetitzat complexos de rodi contenint un lligand carbènic N-heterocíclic per tal d'utilitzar-los com a catalitzadors alternatius al complex de Wilkinson en les reaccions de ciclotrimerització dels macrocicles poliinsaturats i d'altres anàlegs oberts. Els complexos carbènics sintetitzats han presentat una eficiència lleugerament superior a la del catalitzador de Wilkinson. També s'ha iniciat un estudi mecanístic de la cicloisomerització d'aquests macrocicles induïda tèrmicament. Finalment, s'han preparat macrocicles de catorze i dinou baules contenint un nucli endiínic a més d'altres insaturacions i s'ha estudiat la corresponent ciclació de Bergman en estat sòlid.

Theoretical studies of the exohedral reactivity of fullerene compounds

Des del descobriment del buckminster ful.lerè el 1985, s'ha despertat un interés enorme per entendre la reactivitat química així com les propietats d'aquests compostos. La funcionalització exoèdrica del ful.lerè més abundant, el C60, està força ben establerta. Tanmateix, la investigació en aquest camp encara continua oberta ja que s'han sintetitzat una gran varietat de derivats molt prometedors donades les seves futures aplicacions. La tesi comprèn quinze capítols que contenen set publicacions relacionades. Els primers dos estudis es basen en la reacció Diels-Alder sobre els anomenats metal.loful.lerens endoèdrics TNT X3N@C78, X= Sc, Y. Aquest projecte de investigació està motivat pel desconeixament existent sobre les possibles conseqüències de l'encapsulació del grup X3N. El tercer estudi descriu minuciosament els canvis detectats en la funcionalització exoèdrica un cop s'ha produït l'encapsulació dels diferents gasos nobles. En aquesta tesi s'estudia en detall l'ús de l'aproximació ONIOM per a estudiar reaccions de cicloaddició en compostos ful.lerènics. Els resultats d'aquest projecte són d'alt interès per a la realització dels estudis posteriors sobre la reacció de Diels-Alder i la 1,3-dipolar en ful.lerens i derivats. Finalment, l'última part d'aquesta tesi es basa en les propietats antioxidants de determinats ful.lerens. A l'últim treball inclòs en aquesta tesi s'estudia en detall el mecanismo de reacció per a la eliminació del ió superòxid en presència de ful.lerens.

Funkcjonalizacja aglikonu Spiramycyny przez zastosowanie regio- i stereoselektywnych reakcji kaskadowych

Wydział Chemii

1,3-Dipolar cycloadditions to unsymmetrical ketone-derived chiral stabilized azomethine ylides: strategies for the synthesis of highly substituted amino acids

We report herein, the first generation of unsymmetrical ketone-derived chiral stabilized azomethine ylides. Intrairiolecular and intermolecular cycloaddition strategies have been utilized to synthesize both an enantiornerically pure bicyclic proline derivative and an enantionierically pure beta-hydroxy-alpha-amino acid.

Synthesis and Biological Evaluation of New Ozonides with Improved Plant Growth Regulatory Activity

The iron oxyallyl carbocation generated from 2,7-dibromocycloheptanone was induced to undergo [4 + 3] cycloaddition reactions with various furans, affording a series of 12-oxatricyclo-[4.4.1.1(2,5)]-dodec-3-en-11-one adducts. Similar methodology was used to prepare two additional cycloadducts using menthofuran and two homologous aliphatic dibromoketones. Dipolar cycloaddition of ozone to the adducts afforded the corresponding secondary ozonides (i.e., 1,2,4-trioxolanes) in variable yields. Ozonides were investigated by quantum mechanics at the B3LYP/6-31+G* level to study structural features including close contacts which may be responsible for enhancing ozonide stability. The effect of these ozonides and their corresponding precursor cycloadducts upon radicle growth of both Sorghum bicolor and Cucumis sativus was evaluated at 5.0 x 10(-4) mol L-1. The most active cycloadducts and ozonides were also evaluated against the weed species Ipomoea grandifolia and Brachiaria decumbens, and the results are discussed. Compared to ozonides previously synthesized in our laboratory, the new ozonides described herein present improved plant growth regulatory activity.

Azide 1,3-dipolar cycloadditions to N-propynoyl and N-propenoyl (5R)-5-phenylmorpholin-2-one: diastereocontrolled aziridine formation

N-Propynoyl (5R)-5-phenylmorpholin-2-one undergoes nonregioselective cycloaddition with aromatic azides to furnish mixtures of the corresponding triazoles, whereas N-propenoyl (5R)-5-phenylmorpholin-2-one reacts to furnish the corresponding diastereoisomerically pure aziridines in moderate to good yields, presumably via the intermediate triazolines.

Synthesis of enantiopure prolines via exo-stereoselective 1,3-dipolar cycloadditions to acetone-derived chiral stabilised azomethine ylides

The chiral stabilised azomethine ylide formed from condensation of the dimethyl acetal of acetone with (5S)-5-phenylmorpholinone undergoes stereoselective exo-cycloaddition reactions with a range of doubly and singly activated dipolarophiles when generated in the presence of excess (MgBr2OEt2)-O-.. The cycloadducts can be degraded to yield enantiomerically pure proline derivatives.

An investigation into the extraction of americium(III), lanthanides and D-block metals by 6,6 '-bis-(5,6-dipentyl-[1,2,4]triazin-3-yl)-[2,2 ']bipyridinyl(C-5-BTBP)

The tetradentate ligand (C-5-BTBP) was able to extract americium(III) selectively from nitric acid. In octanol/kerosene the distribution ratios suggest that stripping will be possible. C-5-BTBP has unusual properties and potentially offers a means of separating metals, which otherwise are difficult to separate. For example C-5-BTBP has the potential to separate paliadium(II) from a mixture containing rhodium(III) and ruthenium(H) nitrosyl. In addition, C-5-BTBP has the potential to remove traces of cadmium from effluent or from solutions of other metals contaminated with cadmium. C-5-BTBP has potential as a reagent for the separation of americium(III) from solutions contaminated with iron(III) and nickel(II), hence offering a means of concentrating americium(III) for analytical purposes from nitric acid solutions containing high concentrations of iron(III) or nickel(II).

Copper(II)-catalyzed [2,3]-sigmatropic rearrangement of N-methyltetrahydropyridinium ylids

A ring-contractive and highly diastereoselective [2,3]-sigmatropic rearrangement occurs when N-methyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine is treated with sub-stoichiometric amounts of copper or rhodium salts, in the presence of ethyl diazoacetate, giving ethyl cis-N-methyl-3-ethenyl proline (4).

Carbanucleosides: synthesis of both enantiomers of 2-(6-chloro-purin-9-yl)-3,5-bishydroxymethyl cyclopentanol from D-glucose

The key intermediate 1,2:5,6-di-O-isopropylidene-3-deoxy-3 beta-allyl-alpha-D-glucofuranose (8) could be conveniently prepared through radical induced allyl substitution at C-3 of appropriate 1,2:5,6-di-O-isopropylidene-alpha-D-glucofuranose derivatives (7a,b) and used to synthesize enantiomeric bishydroxymethyl aminocyclopentanols 13 and 19 by the application of a 1,3-dipolar nitrone cycloaddition reaction involving the C-5 or C-1 aldehyde functionality. The products were subsequently transformed into carbanucleoside enantiomers 15 and 21. The diastercomeric isoxazolidinocyclopentane derivative 20 was similarly converted to carbanucleoside 22. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ligand-centred reactivity of bis(picolyl)amine iridium: sequential deprotonation, oxidation and oxygenation of a "non-innocent" ligand

Treatment of [Ir(bpa)(cod)](+) complex [1](+) with a strong base (e.g., tBuO(-)) led to unexpected double deprotonation to form the anionic [Ir-(bpa-2H)(cod)](-) species [3](-), via the mono-deprotonated neutral amido complex [Ir(bpa-H)(cod)] as an isolable intermediate. A certain degree of aromaticity of the obtained metal-chelate ring may explain the favourable double deprotonation. The rhodium analogue [4](-) was prepared in situ. The new species [M(bpa-2H)(cod)](-) (M = Rh, Ir) are best described as two-electron reduced analogues of the cationic imine complexes [M-I(cod)(Py-CH2-N=CH-Py)](+). One-electron oxidation of [3](-) and [4](-) produced the ligand radical complexes [3]* and [4]*. Oxygenation of [3](-) with O-2 gave the neutral carboxamido complex [Ir(cod)(py-CH2-N-CO-py)] via the ligand radical complex [3]* as a detectable intermediate.

Biomimetic approach to Galbulimina type I alkaloids

On treatment with trifluoroacetic acid the tetraene precursor 23 underwent Boc deprotection, condensation and an iminium ion accelerated intramolecular Diels-Alder cycloaddition resulting in an iminium species 12, which was further converted into himbacine 1, himbeline 3 and himandravine 4, three out of four Galbulimina type I alkaloids thus providing strong evidence for the proposed biogenesis of this important family of alkaloids.

The synthesis, structure, and electrochemical properties of Fe(C CC N)(dppe)Cp and related compounds

The cyanoacetylide complex Fe(CCCN)(dppe)Cp (3) is readily obtained from sequential reaction of Fe(CCSiMe3)(dppe)Cp with methyllithium and phenyl cyanate. Complex 3 is a good metalloligand, and coordination to the metal fragments [RhCl(CO)(2)], [Ru(PPh3)(2)Cp](+), and [Ru(dppe)Cp*](+) affords the corresponding cyanoaceylide-bridged heterobimetallic complexes. In the case of the 36-electron complexes [Cp(dppe)Fe-CCCN-MLn](n+), spectroscopic and structural data are consistent with a degree of charge transfer from the iron centre to the rhodium or ruthenium centre via the C3N bridge, giving rise to a polarized ground state. Electrochemical and spectroelectrochemical methods reveal significant interactions between the metal centres in the oxidized (35 electron) derivatives, [Cp(dppe)Fe-CCCN-MLn]((n+1)+).