Über aromatische Nitrosoverbindungen und Azomethine.

Vita.

The rearrangements of naphthyinitrenes: UV/Vis and IR spectra of azirines, cyclic ketenimines, and cyclic nitrile ylides

Ar matrix photolysis of 1- and 2-naphthyl azides 3 and 4 at 313 nm initially affords the singlet naphthyl nitrenes, (1)1 and (1)2. Relaxation to the corresponding lower energy, persistent triplet nitrenes (3)1 and (3)2 competes with cyclization to the azirines 15 and 18, which can also be formed photochemically from the triplet nitrenes. On prolonged irradiation, the azirines can be converted to the seven-membered cyclic ketenimines 10 and 13, respectively, as described earlier by Dunkin and Thomson. However, instead of the o-quinoid ketenimines 16 and 19, which are the expected primary ring-opening products of azirines 15 and 18, respectively, we observed their novel bond-shift isomers 17 and 20, which may be formally regarded as cyclic nitrile ylides. The existence of such ylidic heterocumulenes has been predicted previously, but this work provides the first experimental observation of such species. The factors which are responsible for the special stability of the ylidic species 17 and 20 are discussed.

Nitrenes, diradicals, and ylides. Ring expansion and ring opening in 2-quinazolylnitrenes

Tetrazolo[1,5-a] quinazoline (9) is converted to 2-azidoquinazoline (10) on sublimation at 200 degrees C and above, and the azide-tetrazole equilibrium is governed by entropy. 2-Quinazolylnitrenes 11 and 27 and/ or their ring expansion products 14 and 29 can undergo type I (ylidic) and type II (diradicaloid) ring opening. Argon matrix photolysis of 9/10 affords 2-quinazolylnitrene (11), which has been characterized by ESR, UV, and IR spectroscopy. A minor amount of a second nitrene, formed by rearrangement or ring opening, is also observed. A diradical (19) is formed rapidly by type II ring opening and characterized by ESR spectroscopy; it decays thermally at 15 K with a half-life of ca. 47 min, in agreement with its calculated facile intersystem crossing (19T -> 19OSS) followed by facile cyclization/rearrangement to 1-cyanoindazole (21) (calculated activation barrier 1- 2 kcal/mol) and N-cyanoanthranilonitrile (22). 21 and 22 are the isolated end products of photolysis. 21 is also the end product of flash vacuum thermolysis. An excellent linear correlation between the zero-field splitting parameter D (cm(-1)) and the spin density F on the nitrene N calculated at the B3LYP/EPRIII level is reported (R-2 = 0.993 for over 100 nitrenes). Matrix photolysis of 3-phenyltetrazolo[1,5-a] quinazoline (25) affords the benzotriazacycloheptatetraene 29, which can be photochemically interconverted with the type I ring opening product 2-isocyano-alpha-diazo-alpha- phenyltoluene (33) as determined by IR and UV spectroscopy. The corresponding carbene 37, obtained by photolysis of 33, was detected by matrix ESR spectroscopy.

[3 + 2]-Cycloadditions of nitrile ylides after photoactivion of vinyl azides under flow conditions

The photodenitrogenation of vinyl azides to 2H-azirines by using a photoflow reactor is reported and compared with thermal formation of 2H-azirines. Photochemically, the ring of the 2H-azirines was opened to yield the nitrile ylides, which underwent a [3 + 2]-cycloaddition with 1,3-dipolarophiles. When diisopropyl azodicarboxylate serves as the dipolarophile, 1,3,4-triazoles become directly accessible starting from the corresponding vinyl azide. © 2013 Cludius-Brandt et al.

Synthesis and antibacterial profile of novel azomethine derivatives of β-phenylacrolein moiety

Purpose: To develop some novel molecules effective against antibiotic-resistant bacterial infections. Methods: A series of azomethines (SB-1 to SB-6) were synthesized from β-phenyl acrolein moiety. The structures of the synthesized compounds were confirmed on the basis of their UV ultra-violet (UV) spectroscopy (λmax: 200 - 400 nm), Fourier transform infra-red (FTIR, vibrational frequency: 500-4000 cm-1), 1H nuclear magnetic resonance (NMR, chemical shift: 0 - 10 ppm), 13C NMR (chemical shift: 0 - 200 ppm), mass spectrometry (m/z values: 0 - 500) and carbon hydrogen nitrogen (CHN) elemental analysis. The new compounds were screened for antibacterial activity by test-tube dilution and disc diffusion methods using gentamicin as reference standard. Results: The structures of azomethine were in full agreement with their spectral data. Among all the synthesized compounds, compounds SB-5 and SB-6 exhibited the highest minimum inhibitory concentration (MIC) of 62.5 μg/mL. At MIC of 250 μg/mL, all compounds SB-1 to SB-6 displayed significant antibacterial activity, compared to gentamycin (p < 0.05). SB-5 and SB-6 were active against S. aureus, P. aeruginosa and K. pneumoniae; SB-3 was active against B. subtilis and S. aureus. SB-4 was active against P. aeruginosa and S. aureus while SB-1 and SB-2 were active against S. aureus. Conclusion: The synthesized compounds possess antibacterial activities compared to those of gentamycin.

Formation of cumulenes, triple-bonded, and related compounds by flash vacuum thermolysis of five-membered heterocycles

Flash vacuum thermolysis of a large variety of heterocyclic compounds is a useful means of production of ketenes, ketenimines, thioketenes, allenes, iminopropadienones, bis(imino)propadienes, iminopropadienethiones, carbodiimides, isothiocyanates, acetylenes, fulminic acid, nitrile imines and nitrile ylides, nitriles, cyanamides, cyanates, and other compounds, often in preparatively useful yields.

Synthesis and characterization of mono- and bis-ligand zinc(II) and cadmium(II) complexes of the di-2-pyridylketone Schiff base of S-benzyl dithiocarbazate (Hdpksbz) and the X-ray crystal structures of the [Zn(dpksbz)2] and [Cd(dpksbz)NCS]2 complexes

New mono- and bis-chelated zinc(II) and cadmium(II) complexes of formula, [M(dpksbz)NCS] (dpksbz = anionic form of the di-2-pyridylketone Schiff base of S-benzyldithiocarbazate) and [M(dpksbz)(2)] (M = Zn-II, Cd-II) have been prepared and characterized. The structure of the bis-ligand complex, [Zn(dpksbZ)(2)] has been determined by X-ray diffraction. The complex has a distorted octahedral geometry in which the ligands are coordinated to the zinc(II) ion as uninegatively charged tridentate chelates via the thiolate sulfur atoms, the azomethine nitrogen atoms and the pyridine nitrogen atoms. The distortion from a regular octahedral geometry is attributed to the restricted bite angles of the Schiff base ligands. X-ray structural analysis shows that the [Cd(dpksbz)NCS](2) complex is a centrosymmetric dimer in which each of the cadmium(II) ions adopts a five-coordinate, approximately square-pyramidal configuration with the Schiff base acting as a tetradentate chelating agent coordinating a cadmium(II) ion via one of the pyridine nitrogen atoms, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom; the second pyridine nitrogen atom is coordinated to the other cadmium(II) ion of the dimer. The fifth coordination position around each cadmium(II) is occupied by an N-bonded thiocyanate ligand. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

The preparation of zinc(II) and cadmium(II) complexes of the pentadentate N3S2 ligand formed from 2,6-diacetylpyridine and S-benzyldithiocarbazate (H2SNNNS) and the X-ray crystal structure of the novel dimeric [Zn2(SNNNS)2] complex

The pentadentate chelating agent, 2,6-diacetylpyridinebis(S-benzyldithiocarbazate) (H2SNNNS) reacts with zinc(II) and cadmium(II) ions forming stable complexes of empirical formula, [M(SNNNS)] (M=Zn2+, Cd2+; SNNNS2 =doubly deprotonated anionic form of the Schiff base). These complexes have been characterized by a variety of physico-chemical techniques. IR and H-1 NMR spectral evidence indicate that the Schiff base coordinates to the zinc(II) and cadmium(II) ions via the pyridine nitrogen atoms, the azomethine nitrogen atoms and the mercaptide sulfur atoms. The crystal and molecular structure of the zinc(II) complex has been determined by X-ray diffraction. The complex is a dimer in which the pyridine nitrogen atom,the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom from one ligand coordinate to one of the zinc(II) ions whereas the azomethine and thiolate sulfur atoms from another ligand complete pentacoordination around the zinc(II) ion, the ligands being coordinated in their deprotonated forms. The coordination geometry about each zinc(II) can be considered as intermediate between a square-pyramid and trigonal-bipyramid. The cadmium(II) complex is also assigned with a dimeric structure. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mu-Chlorido-Bridged Dimanganese(II) complexes of the schiff base derived from [2+2] condensation of 2,6-diformyl-4-methylphenol and 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisloxane: structure, magnetismo, electrochemical behaviour, and catalytic oxidation of secondary alcohols

The reaction of 2,6-diformyl-4-methylphenol with 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane in the presence of MnCl2 in a 1:1:2 molar ratio in methanol afforded a dinuclear -chlorido-bridged manganese(II) complex of the macrocyclic [2+2] condensation product (H2L), namely, [Mn2Cl2(H2L)(HL)]Cl center dot 3H(2)O (1). The latter afforded a new compound, namely, [Mn2Cl2(H2L)(2)][MnCl4]center dot 4CH(3)CN center dot 0.5CHCl(3 center dot)0.4H(2)O (2), after recrystallisation from 1:1 CHCl3/CH3CN. The co-existence of the free and complexed azomethine groups, phenolato donors, mu-chlorido bridges, and the disiloxane unit were well evidenced by ESI mass spectrometry and FTIR spectroscopy and confirmed by X-ray crystallography. The magnetic measurements revealed an antiferromagnetic interaction between the two high-spin (S = 5/2, g = 2) manganese(II) ions through the mu-chlorido bridging ligands. The electrochemical behaviour of 1 and 2 has been studied, and details of their redox properties are reported. Both compounds act as catalysts or catalyst precursors in the solvent-free low-power microwave-assisted oxidation of selected secondary alcohols, for example, 1-phenylethanol, cyclohexanol, 2- and 3-octanol, to the corresponding ketones in the absence of solvent. The highest yield of 72% was achieved for 1-phenylethanol by using a maximum of 1% molar ratio of catalyst relative to substrate.

µ-Chlorido-bridged dimanganese(II) complexes of the schiff base derived from [2+2] condensation of 2,6-diformyl-4-methylphenol and 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane: structure, magnetismo, electrochemical behaviour, and catalytic oxidation of secondary alcohols

The reaction of 2,6-diformyl-4-methylphenol with 1,3-bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane in the presence of MnCl2 in a 1:1:2 molar ratio in methanol afforded a dinuclear -chlorido-bridged manganese(II) complex of the macrocyclic [2+2] condensation product (H2L), namely, [Mn2Cl2(H2L)(HL)]Cl center dot 3H(2)O (1). The latter afforded a new compound, namely, [Mn2Cl2(H2L)(2)][MnCl4]center dot 4CH(3)CN center dot 0.5CHCl(3 center dot)0.4H(2)O (2), after recrystallisation from 1:1 CHCl3/CH3CN. The co-existence of the free and complexed azomethine groups, phenolato donors, mu-chlorido bridges, and the disiloxane unit were well evidenced by ESI mass spectrometry and FTIR spectroscopy and confirmed by X-ray crystallography. The magnetic measurements revealed an antiferromagnetic interaction between the two high-spin (S = 5/2, g = 2) manganese(II) ions through the mu-chlorido bridging ligands. The electrochemical behaviour of 1 and 2 has been studied, and details of their redox properties are reported. Both compounds act as catalysts or catalyst precursors in the solvent-free low-power microwave-assisted oxidation of selected secondary alcohols, for example, 1-phenylethanol, cyclohexanol, 2- and 3-octanol, to the corresponding ketones in the absence of solvent. The highest yield of 72% was achieved for 1-phenylethanol by using a maximum of 1% molar ratio of catalyst relative to substrate.

Probing dispersion and re-agglomeration phenomena upon melt-mixing of polymer-functionalized graphite nanoplates

A one-step melt-mixing method is proposed to study dispersion and re-agglomeration phenomena of the as-received and functionalized graphite nanoplates in polypropylene melts. Graphite nanoplates were chemically modified via 1,3-dipolar cycloaddition of an azomethine ylide and then grafted with polypropylene-graft-maleic anhydride. The effect of surface functionalization on the dispersion kinetics, nanoparticle re-agglomeration and interface bonding with the polymer is investigated. Nanocomposites with 2 or 10 wt% of as-received and functionalized graphite nanoplates were prepared in a small-scale prototype mixer coupled to a capillary rheometer. Samples were collected along the flow axis and characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and electrical conductivity measurements. The as-received graphite nanoplates tend to re-agglomerate upon stress relaxation of the polymer melt. The covalent attachment of a polymer to the nanoparticle surface enhances the stability of dispersion, delaying the re-agglomeration. Surface modification also improves interfacial interactions and the resulting composites presented improved electrical conductivity.

Direct functionalization of heterocyclic and non-heterocyclic arenes

L’application des métaux de transition à la fonctionnalisation directe a ouvert la voie à une nouvelle classe de réactions pour la formation de liens carbone-carbone. De par l'omniprésence des liaisons C–H, l’introduction de nouvelles fonctionnalités chimiques par voie directe et pré-activation minimale s’impose comme une stratégie de synthèse très attrayante. Ainsi, il est envisageable de préparer de manière rapide et efficace des supports complexes menant à des molécules complexes, qui pourraient être utiles dans divers domaines de la chimie. L'objectif principal de la présente thèse vise la fonctionnalisation directe des arènes hétérocycliques et non hétérocycliques et, plus précisément, les techniques d’arylation. Dans un premier temps, nous allons aborder le thème de l’arylation directe tout en mettant l’accent sur les pyridines (Chapitre 1). Ces molécules sont à la base d'une multitude de composés biologiquement actifs et jouent un rôle important dans le domaine des sciences des matériaux, de l’agrochimie et de la synthèse des produits naturels. Dans un deuxième temps, nous discuterons de nos travaux sur l’arylation directe catalysé par un complex de palladium sur des ylures de N-iminopyridinium en soulignant la dérivatisation du sel de pyridinium après une phénylation sp2 (Chapitre 2). L’étude de ce procédé nous a permis de mettre en lumière plusieurs découvertes importantes, que nous expliquerons en détails une à une : l’arylation benzylique directe lorsque des ylures N-iminopyridinium substituées avec un groupement alkyl à la position 2 sont utilisés comme partenaires dans la réaction; les allylations Tsuji-Trost catalysée par un complex de palladium; et l’alkylation directe et sans métal via une catalyse par transfert de phase. Plusieurs défis restent à relever pour le développement de procédés directs utilisant des métaux de transition peu coûteux, d’autant plus que la synthèse par transformation directe des pyridines 2-alcényles, lesquelles sont pertinentes sur le plan pharmacologique, n’a pas encore été rapportée à ce jour. Avec cette problématique en tête, nous avons réussi à mettre au point une alcénylation directe catalysé par un complex de cuivre sur des ylures de N-iminopyridinium. Nous discuterons également d’une nouvelle méthode pour la préparation des iodures de vinyle utilisés dans les couplages. Ces réactions sont non seulement remarquablement chimiosélectives, mais sont aussi applicables à plusieurs substrats (Chapitre 3). En optimisant ce procédé direct, nous avons découvert une façon unique de synthétiser les pyrazolo[1,5-a]pyridines 2-substituées (Chapitre 4). Le mécanisme global met en jeu une séquence tandem de fonctionnalisation-cyclisation directe et un procédé direct en cascade, qui n’avais jamais été rapporté. Cela simplifie ansi la synthèse autrement compliquée de ces substrats en y apportant une solution à un problème de longue date. Dans les deux derniers chapitres, nous examinerons en détail les techniques d’arylation directe qui n'impliquent pas les partenaires de couplage hétérocycliques. Entre autres, au Chapitre 5, nous soulignerons notre découverte d’un umpolung dirigé et catalysé par un complexe de palladium du benzène et de quelques autres dérivés arènes. Il s’agit là du premier cas de fonctionnalisation directe dans laquelle le groupe directeur se trouve sur le partenaire halogène et il s’ajoute à la courte liste d’exemples connus dans la littérature rapportant une arylation directe du benzène. Finalement, au Chapitre 6, nous passerons en revue une nouvelle arylation directe catalysée au fer, qui se veut un procédé peu coûteux, durable et présentant une économie d’atomes. Nous discutons des substrats possibles ainsi des études mécanistiques réalisés.

Synthèse de nouveaux matériaux conducteurs comportant des unités aromatiques conjuguées et analyse de leurs propriétés physico-chimiques

Les matériaux conjugués ont fait l’objet de beaucoup de recherches durant les dernières années. Les nouveaux matériaux présentent des propriétés intéressantes que ce soit au niveau optique, électrique, mécanique ou même les trois en même temps. La synthèse reste la difficulté principale dans la fabrication de dispositifs électroniques. Les méthodes utilisées pour y parvenir sont l’électropolymérisation, le couplage de Suzuki ou de Wittig. Ces techniques comportent encore de nombreuses contraintes et s’avèrent difficilement réalisables à grande échelle. Les thiophènes, les pyrroles et les furanes ont démontré une bonne conductibilité et une bande de conduction basse due à une conjugaison accrue. L’objectif ici est de synthétiser des oligomères principalement composés de thiophènes dans le but d’en caractériser les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de conduction. La synthèse est souvent l’étape délicate de la fabrication de matériaux conjugués. Nous présentons ici une méthode de synthèse simple par modules avec des unités hétérocycliques. Les modules complémentaires sont attachés par condensation entre un aldéhyde et une amine menant à la formation d’un lien robuste, l’azomethine. Les résultats des propriétés photophysiques et électrochimiques de ces matériaux conjugués seront présentés. En ayant recours à différents groupes électrodonneurs et électroaccepteurs, en variant le degré de conjugaison ou en utilisant différents hétérocycles, les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de bande de conduction peuvent être adaptées à volonté, ce qui en fait des matériaux aux propriétés modelables. Ces nouvelles molécules seront analysées pour en déceler les propriétés recherchées dans la fabrication d’OLED. Nous explorerons les domaines de l’oxidation electrochimique réversible et de la polymérisation menant à la fabrication de quelques prototypes simples.

Synthèse des matériaux électroactifs à base de thiophènes et de bipyrroles dissymétriques

Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le groupe du professeur William Skene.

Synthèse et utilisation de dérivés de cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis vers l'obtention d'allènes hautement substitués

Le présent mémoire a pour sujet le développement d’une méthode rapide et efficace vers la production d’allènes hautement substitués à partir de dérivés cyclopropaniques électrophiles énantioenrichis. L’avancement de méthodes synthétiques intéressantes pour la production asymétrique de ces dérivés de cyclopropane-1,1-diesters sera également présenté. Dans un premier temps, les différentes méthodes de synthèses des cyclopropanes activés seront abordées, ainsi que leur utilisation dans la préparation de molécules plus complexes. Par la suite, les techniques précédentes de préparation asymétrique des allènes seront introduites, démontrant ainsi la difficulté de leur accessibilité. Le développement d’une méthode fiable pour la synthèse de cyclopropane-1,1-diesters utilisant les ylures d’iodonium sera présenté. Finalement, l’accessibilité à plusieurs types d’allènes hautement substitués par l’utilisation de cuprates sera détaillée. Dans une seconde partie, il sera davantage question de l’accessibilité des cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis. Ces derniers sont d’un intérêt particulier, car ils constituent le point de départ de notre méthodologie précédente. Le développement d’une méthode pouvant être utilisée à grande échelle et à faible coût a donc été explorée. Les deux derniers chapitres présenteront donc les tentatives de générer ces cyclopropanes activés par résolution cinétique ou encore par l’hydrogénation asymétrique des cyclopropènes correspondants.