Espécies polinucleares de cobre e ferro com catalisadores de oxidação e modelos de sítios ativos

Diferentes complexos de cobre(II), contendo ligantes do tipo base de Schiff e um grupamento imidazólico, com interesse bioinorgânico, catalítico e como novos materiais, foram preparados na forma de sais perclorato, nitrato ou cloreto e caracterizados através de diferentes técnicas espectroscópicas (UV/Vis, IR, EPR, Raman) e espectrometria de massa Tandem (ESI-MS/MS), além de análise elementar, condutividade molar e medidas de propriedades magnéticas. Alguns destes compostos, obtidos como cristais adequados, tiveram suas estruturas determinadas por cristalografia de raios-X. As espécies di- e polinucleares contendo pontes cloreto, mostraram desdobramentos das hiperfinas nos espectros de EPR, relacionados à presença do equilíbrio com a respectiva espécie mononuclear, devido à labilidade dos íons cloretos, dependendo do contra-íon e do tipo de solvente utilizado. Adicionalmente, em solução alcalina, estes compostos estão em equilíbrio com as correspondentes espécies polinucleares, onde os centros de cobre estão ligados através de um ligante imidazolato. Em meio alcalino, estes compostos polinucleares contendo ponte imidazolato foram também isolados e caracterizados por diferentes técnicas espectroscópicas e magnéticas. Através da variação estrutural e também do ligante-ponte foi possível modular o fenômeno da interação magnética entre os íons de cobre em estruturas correlatas di- e polinucleares. Os respectivos parâmetros magnéticos foram obtidos com ajuste das curvas experimentais de XM vs T, correlacionando-se muito bem com a geometria, ângulos e distâncias de ligação entre os íons, quando comparado com outros complexos similares descritos na literatura. Posteriormente, estudaram-se os fatores relacionados com a reatividade de todas essas espécies como catalisadores na oxidação de substratos de interesse (fenóis e aminas), através da variação do tamanho da cavidade nas estruturas cíclicas ou de variações no ligante coordenado ao redor do íon metálico. Vários deles se mostraram bons miméticos de tirosinases e catecol oxidases. Um novo complexo-modelo da citocromo c oxidase (CcO), utilizando a protoporfirina IX condensada ao quelato N,N,-bis[2-(1,2-metilbenzimidazolil)etil]amino e ao resíduo de glicil-L-histidina, foi sintetizado e caracterizado através de diferentes técnicas espectroscópicas, especialmente EPR. A adição de H2O2 ao sistema completamente oxidado, FeIII/CuII, a -55°C, ou o borbulhamento de oxigênio molecular a uma solução do complexo na sua forma reduzida, FeII/CuI, saturada de CO, resultou na formação de adutos com O2, de baixo spin, estáveis a baixas temperaturas.

Estudo do processo de absorção e dessorção de CO2 na solução aquosa de metildietanolamina e piperazina.

Estudou-se o processo de absorção e dessorção de CO2 em solução aquosa da mistura de metildietanolamina (MDEA) e piperazina (PZ). Os ensaios de absorção foram realizados numa coluna de parede molhada com promotor de película, e, os ensaios de dessorção num sistema de semibatelada, ambos em escala de laboratório. Os testes experimentais de absorção foram realizados a 298 K e pressão atmosférica, com vazão de gás (CO2 e ar atmosférico) de 2,2.10-4 m3 s-1 e as seguintes vazões de líquido: 1,0.10-6; 1,3.10-6 e 1,7.10-6 m3 s-1. O sistema de absorção foi caracterizado através da determinação da área interfacial, a, o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kGa, e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa, KGa. No caso dos ensaios de dessorção, estes foram realizados nas temperaturas de 353, 363 e 368 K, onde empregou-se uma solução carbonatada de 10% PZ-20% MDEA e uma corrente de ar atmosférico nas vazões de 1,1.10-5 m3 s-1 e 2,7.10-5 m3 s-1. Este sistema foi caracterizado através da determinação do coeficiente volumétrico global de transferência de massa, KLa. Os resultados experimentais da área interfacial mostram que este é função da vazão do líquido, sugerindo uma maior área de irrigação como o aumento desta, onde teve-se uma maior área de transferência de massa. O resultado do parâmetro, KGa, indica uma dependência da vazão de líquido, a qual está associada à variação da área interfacial e à dependência do parâmetro KG com o perfil das concentrações da MDEA e PZ ao longo da coluna. A partir da teoria do duplo filme e pelo conhecimento dos parâmetros KGa, a e kGa, estimou-se um parâmetro cinético-difusivo associado à fase líquida, (( ) ) . Os resultados experimentais mostram que esse parâmetro varia pouco com a vazão de líquido, indicando tratar-se de um processo independente da hidrodinâmica do líquido, característico de sistemas com reação rápida. A concentração das aminas e carbamatos, nos ensaios de absorção e dessorção, foi determinada através dos modelos de calibração obtidas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. Nos ensaios de absorção, foram observados que a concentração de PZ teve uma variação considerável (4 a 5% massa massa-1), entanto que a de MDEA variou pouco (0,3 a 0,5% massa massa-1), sugerindo que o processo de absorção de CO2 na mistura MDEA-PZ é controlado principalmente pela PZ, e supõe-se que a MDEA tem um papel de receptor de prótons procedentes da reação entre a PZ e o CO2. Nos ensaios de dessorção, observou-se que esse processo é afetado pela temperatura, sendo que, em temperaturas perto da ebulição (372 K), a taxa de dessorção de CO2 é maior do que em temperaturas menores, em certa forma é devido à dependência da velocidade de reação química com a temperatura. Os resultados do parâmetro KLa indicam que este diminui em função da concentração de carbamato de PZ (por exemplo, na temperatura de 368 K, de 7,5.10-4 a 1,0.10-4 s-1), devido a que este componente é decomposto em altas temperaturas gerando o CO2 e as aminas, sugerindo uma diminuição na velocidade de dessorção de CO2. Assim também, os resultados experimentais do parâmetro KLa indicam que este aumenta ligeiramente com a vazão do gás.

Formação de ligação carbono-carbono através de compostos orgânicos de telúrio

Diversas classes de compostos orgânicos de telúrio foram exploradas neste trabalho. Inicialmente foi estudada a transmetalação entre teluretos alílicos e dibutil cianocupratos de lítio de ordem superior, levando aos respectivos cianocupratos alílicos de lítio. Estes, por sua vez, foram acoplados com triflatos vinílicos, importantes intermediários sintéticos preparados previamente a partir de teluretos vinílicos, levando a sistemas altamente insaturados em ótimos rendimentos (Esquema 1). (Ver no arquivo em PDF) Em seguida, foi explorada a reatividade de teluretos aromáticos frente a reagentes organometálicos. Cianocupratos arílicos, gerados a partir da transmetalação entre teluretos aromáticos com cianocupratos de lítio de ordem superior, foram adicionados a cetonas α,β -insaturadas, levando aos produtos de adição 1,4 em bons rendimentos (Esquema 2). (Ver no arquivo em PDF) Teluretos vinílicos funcionalizados de configuração Z também foram alvo de estudo visando a formação de ligação carbono-carbono. Reações de substituição entre estes teluretos e cianocupratos de lítio de ordem inferior levaram a cetonas e ésteres α,β- insaturados com estereoquímica defInida em ótimos rendimentos (Esquema 3). (Ver no arquivo em PDF) De agosto/20OJ a março/2004, a aluna realizou um estágio sanduíche na University of California, Santa Barbara, sob a orientação do Prof. Bruce H. Lipshutz, onde realizou estudos sobre a ciclização de Bergman, visando a síntese do fragmentobiarílico A-B da vancornicina. Diversas condições para a ciclização foram estudadas com um composto modelo (Esquema 4) (Ver no arquivo em PDF) e parte da síntese total do fragmento da vancomlcma, onde a ciclização seria a etapa-chave, foi realizada com sucesso (Esquema 5). (Ver no arquivo em PDF)

Ligand tethering by ion-exchange for the immobilization of homogeneous catalysts

A Rh phosphine complex, derived from the Wilkinson’s catalyst, has been immobilized by ion-exchange on the ammonium form of a Al-MCM-41 sample. Ammonium ions have been exchanged by cholamine ions, which act as an amine ligand, and then the Wilkinson’s catalyst has been immobilized by substitution of a phosphine ligand by the anchored amine. This is a novel immobilization procedure, as a ligand, instead of the whole complex, is tethered to the support by ion exchange. The obtained hybrid catalyst has been characterized by Elemental Analysis, DRIFTS and XPS. The quantitative exchange of ammonium by cholamine and coordination of Rh to amines has been observed. Most of the anchored Rh is considered to be coordinated to the ligand tethered to the support and a small proportion seems to be interacting with the protonated ligand or with the support surface. The catalyst has been tested in the hydrogenation of cyclohexene and in the hydroformylation of 1-octene. In the first case the catalyst is active and reusable, while a strong Rh leaching takes place in the second one.

Polymer-supported l-prolinol-based catalysts for the enantioselective addition of dialkylzinc reagents to N-(diphenylphosphinyl)imines

l-Prolinol-based ligands anchored to Merrifield or Wang-type resins have been shown to form efficient catalysts for the enantioselective addition of dialkylzinc reagents to N-(diphenylphosphinyl)imines. The enantioselectivity achieved with the polymeric catalyst (ee up to 88%) is slightly lower than the one obtained with the homogeneous ligand N-benzyl-l-prolinol, but the polymer-supported ligand presents the advantage of its recyclability: it can be recovered and used in up to six consecutive catalytic cycles with only a slight decrease in the enantiomeric excess. The phosphinamides obtained as addition products can be transformed into the corresponding enantiomerically enriched α-branched primary amines under mild acidic conditions.

Intramolecular Bromoamination of Conjugated N-Tosylaminodienes Using N-Bromosuccinimide. Synthesis of Bromoallyl-Substituted N-Heterocycles and Their Applications as Building Blocks

The bromonium-promoted cyclization of conjugated aminodienes is described. The reaction proceeds smoothly in the presence of N-bromosuccinimide as halonium promoter, and using N-tosyl-protected aminodienes as substrates, to give the corresponding halocyclization products in high yields and with high diastereoselectivities. It can be envisaged that the formation of these products is the result of an SN2′-type ring-opening of a terminal bromonium intermediate in a 5-exo-trig or 6-exo-trig cyclization mode. The presence of an allyl bromide moiety in the haloamination products makes these molecules highly attractive from a synthetic point of view, as it opens the way for further transformations. Thus, allylic substitution reactions with different nucleophiles (acetate, azide, cyanide, and malonate), palladium-catalysed Suzuki coupling, and silver-mediated bromine displacement reactions were carried out successfully.

Enantioselective Synthesis of exo-4-Nitroprolinates from Nitro­alkenes and Azomethine Ylides Catalyzed by Chiral Phosphor­amidite·Silver(I) or Copper(II) Complexes

Chiral complexes formed by privileged phosphoramidites derived from chiral binol and optically pure Davies’ amines, and copper(II) triflate, silver(I) triflate or silver(I) benzoate are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between nitroalkenes and azomethine ylides generated from α-amino acid derived imino esters. These three methods can be conducted at room temperature to afford the exo-cycloadducts (4,5-trans-2,5-cis-4-nitroprolinates) with high diastereoselectivity and high enantioselectivity. In general, the three procedures are complementary but silver catalysts are more versatile and less sensitive to sterically congested starting materials.

Microwave-Enhanced Asymmetric Transfer Hydrogenation of N-(tert-Butylsulfinyl)imines

Microwave irradiation has considerably enhanced the efficiency of the asymmetric transfer hydrogenation of N-(tert-butylsulfinyl)imines in isopropyl alcohol catalyzed by a ruthenium complex bearing the achiral ligand 2-amino-2-methylpropan-1-ol. In addition to shortening reaction times for the transfer hydrogenation processes to only 30 min, the amounts of ruthenium catalyst and isopropyl alcohol can be considerably reduced in comparison with our previous procedure assisted by conventional heating, which diminishes the environmental impact of this new protocol. This methodology can be applied to aromatic, heteroaromatic and aliphatic N-(tert-butylsulfinyl)ketimines, leading, after desulfinylation, to the expected primary amines in excellent yields and with enantiomeric excesses of up to 96 %.

Primary Amine–2-Aminopyrimidine Chiral Organocatalysts for the Enantioselective Conjugate Addition of Branched Aldehydes to Maleimides

Chiral primary amines containing the (R,R)- and (S,S)-trans-cyclohexane-1,2-diamine scaffold and a pyrimidin-2-yl unit are synthesized and used as general organocatalysts for the Michael reaction of α-branched aldehydes to maleimides. The reaction takes place with 10 mol% organocatalyst loading and hexanedioic acid as cocatalyst in aqueous N,N-dimethylformamide at 10 °C affording the corresponding succinimides in good yields and enantioselectivities. DFT calculations support the stereochemical results and the role played by the solvents.

Gold Nanoparticles Supported on Polyacrylamide Containing a Phosphorus Ligand as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Three-Component Synthesis of Propargylamines in Water

Gold nanoparticles supported on a polyacrylamide containing a phosphinite ligand have been synthesized and characterized using different techniques such as TEM, SEM, EDX, XPS, and solid UV analyses. The new material was successfully applied as a heterogeneous catalyst for the three-component A3 coupling of amines, aldehydes, and alkynes to give propargylamines. Reactions are performed in neat water at 80 °C with only 0.05 mol% catalyst loading. The heterogeneous catalyst is recyclable during seven consecutive runs with small decrease in activity.

Kinetic study and thermal decomposition behavior of viscoelastic memory foam

A systematic investigation of the thermal decomposition of viscoelastic memory foam (VMF) was performed using thermogravimetric analysis (TGA) to obtain the kinetic parameters, and thermogravimetric analysis coupled to Fourier Transformed Infrared Spectrometry (TGA-FTIR) and thermogravimetric analysis coupled to Mass Spectrometry (TGA-MS) to obtain detailed information of evolved products on pyrolysis and oxidative degradations. Two consecutive nth-order reactions were employed to correlate the experimental data from dynamic and isothermal runs performed at three different heating rates (5, 10 and 20 K/min) under an inert atmosphere. On the other hand, for the kinetic study of the oxidative decomposition, the data from combustion (synthetic air) and poor oxygen combustion (N2:O2 = 9:1) runs, at three heating rates and under dynamic and isothermal conditions, were correlated simultaneously. A kinetic model consisting of three consecutive reactions presented a really good correlation in all runs. TGA-FTIR analysis showed that the main gases released during the pyrolysis of VMF were determined as ether and aliphatic hydrocarbons, whereas in combustion apart from the previous gases, aldehydes, amines and CO2 have also been detected as the main gases. These results were confirmed by the TGA-MS.

Concentrations of interstitial water, methane, and other sediment components related to microorganisms at DSDP Holes 96-618 and 96-619

Radiolabeled products were formed from labeled substrates during anaerobic incubation of sediments from Sites 618, 619, and 622. One set of experiments formed 14CO2, 14CH4, and 35SH2 from 2-14C-acetate and 35S-sulfate; a second set formed 14CH4 from 14C-methylamine or 14C-trimethylamine. Levels of 14CO2 and 35S2 formed were two to three orders of magnitude greater than 14CH4. Production of 14CH4 by Deep Sea Drilling Project (DSDP) sediments was four to five orders of magnitude less than that formed by anoxic San Francisco Bay sediment. However, incubation of Site 622 sediment slurries under H2 demonstrated production of small quantities of CH4. These results indicate that DSDP sediments recovered from 4 to 167 m sub-bottom (age 85,000-110,000 yr.) harbor potential microbial activity which includes sulfate reducers and methanogens. Analysis of pore waters from these DSDP sites indicates that bacterial substrates (acetate, methylated amines) were present.

Aminergic hypotheses of behavior, reality or cliche? : [Papers] /

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The versenes, powerful organic chelating agents for the exacting chemical control of cations.

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