Reactions of the hydroperoxide anion with dimethyl methylphosphonate in an ion trap mass spectrometer : evidence for a gas phase alpha-effect

The gas phase degradation reactions of the chemical warfare agent (CWA) simulant, dimethyl methylphosphonate (DMMP), with the hydroperoxide anion (HOO(-)) were investigated using a modified quadrupole ion trap mass spectrometer. The HOO(-) anion reacts readily with neutral DMMP forming two significant product ions at m/z 109 and m/z 123. The major reaction pathways correspond to (i) the nucleophilic substitution at carbon to form \[CH(3)P(O)(OCH(3))O](-) (m/z 109) in a highly exothermic process and (ii) exothermic proton transfer. The branching ratios of the two reaction pathways, 89% and 11% respectively, indicate that the former reaction is significantly faster than the latter. This is in contrast to the trend for the methoxide anion with DMMP, where proton transfer dominates. The difference in the observed reactivities of the HOO(-) and CH(3)O(-) anions can be considered as evidence for an a-effect in the gas phase and is supported by electronic structure calculations at the B3LYP/aug-cc-pVTZ//B3LYP/6-31+G(d) level of theory that indicate the S(N)2(carbon) process has an activation energy 7.8 kJ mol(-1) lower for HOO(-) as compared to CH(3)O(-). A similar alpha-effect was calculated for nucleophilic addition-elimination at phosphorus, but this process an important step in the perhydrolysis degradation of CWAs in solution - was not observed to occur with DMMP in the gas phase. A theoretical investigation revealed that all processes are energetically accessible with negative activation energies. However, comparison of the relative Arrhenius pre-exponential factors indicate that substitution at phosphorus is not kinetically competitive with respect to the S(N)2(carbon) and deprotonation processes.

Synthesis, structure and electrochemical properties of complexes with a (μ-oxo)bis-(μ-carboxylato)diruthenium(III) core

Reaction of [Ru2O(O2CR)2(MeCN)4(PPh3)2](ClO4)2 (1) with 1,2-diaminoethane (em) in MeOH---H2O yielded a mixture of products, from which a purple diamagnetic and 1:2 electrolytic diruthenium(III) complex, [Ru2O(O2CR)2(en)2(PPh3)2](ClO4)2 (2), was isolated along with a trace by-product of [Ru2O(O2CR)2(en)2(PPh3)2](ClO4)(MeCONH) (3) (R = C6H4-p-X : X = H, a; OMe, b; Me, c). Complex 3b has been characterized by X-ray diffraction analysis. The structure shows the presence of a (Ru2(?-O)(?-O2CR)22+)_core, with the metal centre bonded to an unidentate PPh3 and a bidentate chelating en terminal ligand. The Ru�Ru distance and the Ru�O�Ru angle in the core are 3.255(3) Å and 119.1(4)°. The amidate anion, formed presumably by nucleophilic attack of OH? on the MeCN ligand in complex 1, remains uncoordinated to the metal. In MeCN/0.1 M [NBun4]ClO4 complex 2 exhibits a nearly reversible Ru2III,III?Ru2III,IV couple near 0.9 V and an irreversible Ru2III,III?Ru2III,II process at ?0.6 V (vs S.C.E.). The mechanistic aspects of the substitution and nucleophilic reactions in the formation of complexes 2 and 3 are discussed. References

Efficient synthesis of aryl hydroxylactams by reducing imides with activated zinc dust

A series of aryl hydroxylactams (2a, 2b, 2d-2g, 2i-2k, 2m, and 2n) was synthesized by partially reducing aryl cyclic imides in moderate to excellent yields with activated zinc dust alone in acetic acid. This method was regiospecific and can be employed as an alternative for reported methods to partially reduce aryl cyclic imides.

Estudo de síntese e reactividade de novos derivados do tipo corrol

A presente dissertação contempla estudos de reactividade na periferia e no interior do macrociclo corrólico, nomeadamente do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol. Nesses estudos foram estabelecidas novas rotas de síntese para a preparação de novos derivados tetrapirrólicos do tipo corrol, alguns deles com potencial aplicação medicinal. Na primeira parte, foi estudado o comportamento de 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol como componente 2ʌ em reacções de cicloadição de Diels-Alder com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, designadamente antraceno, tetraceno, nafto[2,3-a]pireno e pentaceno. Estas reacções foram efectuadas em aquecimento clássico e com radiação de microondas. Desses estudos concluiu-se que todos os hidrocarbonetos aromáticos considerados, à excepção do nafto[2,3-a]pireno, reagem segundo reacções de Diels-Alder, mas apenas com o pentaceno se obtêm aductos provenientes de reacções de cicloadição [4+4]. Os resultados obtidos em algumas destas reacções levaram a um estudo aprofundado sobre a estabilidade do macrociclo considerado. Este estudo foi efectuado sob condições térmicas, sob a acção da luz e na presença de um agente promotor de radicais. Desses estudos concluiu-se que apenas com aquecimento clássico é possível obter o dímero com o anel ciclooctatetraeno ligado pelas posições C-2, C-2’ e C-18, C-18’ e o dímero assimétrico ligado pelas posições C-2 e C-3’. Na presença de luz ou na presença de agente promotor de radicais obtém-se o dímero simétrico ligado pelas posições C-3 e C-3’. O estudo do mecanismo da reacção de dimerização na presença de luz levou ainda à síntese de um corrol mono-iodado. Foi ainda analisado o comportamento de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) na presença de iletos de azometino. Destes estudos resultou o desenvolvimento de novas rotas de síntese para a obtenção de novos derivados do tipo amina e do tipo éter. Na terceira parte, descrevem-se estudos de complexação do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol com diferentes sais metálicos por espectrometria de massa. Foram usados como fontes de ionização o Electrospray e o LSIMS. Os resultados obtidos comprovaram que os metalocorróis obtidos na fonte são idênticos aos metalocorróis sintetizados. Na quarta parte deste trabalho foram sintetizados novos conjugados corrolciclodextrina por meio de reacções de substituição nucleófila. A actividade fotodinâmica destes derivados foi avaliada numa linha celular cancerígena. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a diversas técnicas espectroscópicas actuais, principalmente espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C e 19F, DEPT, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), espectrometria de massa em LSIMS, ESI e MALDI e ainda recorrendo a espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-vis).

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Sequential IRMPD of XGe(OEt)(4)(-) ions: Gas-phase synthesis of novel oxy-germanium anions

The gas-phase ion/molecule reactions of F(-) and EtO(-) with Ge(OEt)(4) yield readily and exclusively pentacoordinated complexes XGe(OEt)(4)(-) (X = F, EtO) at pressures in the 10(-8) T range as observed by FT-ICR techniques. These hypervalent species are prone to undergo sequential fragmentations induced by infrared multiphoton excitation that lead to a variety of germyl and germanate anions. In the case of FGe(OEt)(4)(-), three primary competitive channels are observed in the IRMPD process that can be identified as (EtO)(3)GeO(-), F(EtO)(2)GeO(-) and (EtO)(3)Ge(-). Ab initio calculations have been carried out to characterize the primary fragmentation paths induced by IRMPD and the most favorable structure of the resulting anions. The gas-phase acidity of a number of these germanium-containing ions have been estimated by bracketing experiments and by theoretical calculations. Germanate anions such as (EtO)(3)GeO(-) undergo some interesting reactions with H(2)S to give rise to anions such as (EtO)(3)GeS(-) and (EtO)(2)Ge(OH)S(-). (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

The gas-phase alcoholysis of protonated homoleptic alkoxysilanes

Tetra-alkoxysilanes are common and useful reagents in sol-gel processes and understanding their reactivity is important in the design of new materials. The mechanism of gas-phase reactions that mimic alcoholyis of Si(OMe)(4) (usually known as TMOS) under acidic conditions have been studied by Fourier transform ion cyclotron resonance techniques and density functional calculations at the B3LYP/6-311+G(d,p) level. The proton affinity of TMOS has been estimated at 836.4 kJ mol(-1) and protonation of TMOS gives rise to an ionic species that is best represented as trimethoxysilyl cations associated with a methanol molecule. Protonated TMOS undergoes rapid and sequential substitution of the methoxy groups in the gas-phase upon reaction with alcohols. The calculated energy profile of the reaction indicates that the substitution reaction through an S(N)2 type mechanism may be more favorable than frontal attack at silicon. Furthermore, the sequential substitution reactions are promoted by a mechanism that involves proton shuttle from the most favorable protonation site to the oxygen of the departing group mediated by the neutral reagent molecule.

Studies of phosphazenes. 28. Reactions of pentachloro- and pentafluoro(triphenylphosphazenyl)cyclotriphosphazenes with sodium methoxide. Mechanistic aspects and their implications for nucleophilic displacement at a tetrahedral phosphorus(V) center

Abstract is not available.

Ionic liquid solvent based on cyclic guanidinium cation for nucleophilic displacement reactions

The nucleophilic displacement reaction of n-bromooctane and potassium iodide in ionic liquid based on cyclic guanidinium cation(2) was investigated. The kinetic reasult shows that the rate of the reaction is enhanced in ionic liquid (2). The same reaction in [bmim][PF6](1)(where bmim = 1-butyl-3-methylimidazolium) was also studied. It was found that as a reaction medium ionic liquid (2) is better than (1) for nucelophilic displacement reactions.

Exploration of Novel Organic Reactions Catalyzed by Nucleophilic Heterocyclic Carbenes (NHCs)

The thesis entitled “Exploration of Novel Organic Reactions Catalyzed by Nucleophilic Heterocyclic Carbenes (NHCs)” embodies the results of the investigations carried out to explore the synthetic potential of N–heterocyclic carbenes (NHCs) as organocatalyst towards various electrophiles for the synthesis of heterocyclic and carbocyclic systems. Recent investigations in the generation of homoenolates by the addition of NHCs to conjugated aldehydes have made it possible to study the reactivity of this unique three carbon synthon.

Gas-Phase Nucleophilic and Elimination Reactions in Simple Alkyl Nitrates

There has been increasing interest in the gas-phase reactivity of alkyl nitrates because of their well-known applications as explosives and because of then role in atmospheric and in marine processes This manuscript describes an experimental study by FT-ICR techniques of the gas-phase reactions of OH(-) and F(-) with methyl and ethyl Innate For methyl nitrate, the main reaction channel is found to be an elimination process promoted by abstraction of an a proton from the methyl group. Nucleophilic displacement of nitrate anion through an S(N)2 process at the carbon center Is also found to he an important reaction channel with methyl nitrate In ethyl nitrate, Ruination of NO(3)(-) is greatly enhanced and this is attributed to the ease of an E2-type elimination process promoted by proton abstraction at the beta position of the ethyl group. Theoretical calculations at the MP2/6-311+G(3df,2p)//MP2/6-31+G(d) level of theory ale consistent with the relative importance of the reaction channels and suggest that these reactions proceed through a double well potential The calculations also predict that nucleophilic attack by OH(-) at the nitrogen center (Sn2@N) is energetically the rueful ad pathway but experiments with (18)OH(-) showed no evidence for this channel. Single-point calculations reveal a strong preference for approach to the emboli center and may explain the lack of reactivity at the nitrogen center. Calculations were also carried out or NH(2)(-) and SH(-) to establish the reactivity pattern to provide a better understanding of environmentally relevant nitrate esters.

Suicide nucleophilic attack: Reactions of benzohydroxamate anion with bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate

(Chemical Equation Presented) The reaction between the benzohydroxamate anion (BHO-) and bis(2,4-dinitrophenyl)phosphate (BDNPP) has been examined kinetically, and the products were characterized by mass and NMR spectroscopy. The nucleophilic attack of BHO- follows two reaction paths: (i) at phosphorus, giving an unstable intermediate that undergoes a Lossen rearrangement to phenyl isocyanate, aniline, diphenylurea, and O-phenylcarbamyl benzohydroxamate; and (ii) on the aromatic carbon, giving an intermediate that was detected but slowly decomposes to aniline and 2,4-dinitrophenol. Thus, the benzohydroxamate anion can be considered a self-destructive molecular scissor since it reacts and loses its nucleophilic ability. © 2009 American Chemical Society.

Nucleophilic substitution reactions of pyranose polytosylates

The 2,3,4-tri-toluenesulfonate ester derivatives of the methyl pyranosides of L-arabinose, D-ribose, D-lyxose, and D-xylose have been prepared, and their substitution reactions with various nucleophiles have been examined. For arabinose, xylose, and ribose, highly regioselective monosubstitutions were observed with benzoate, nitrite, and azide anions. These reactions have led to short and simple routes from D-xylose to L-arabinose derivatives, from L-arabinose to D-xylose derivatives, and from D-ribose to L-lyxose derivatives. The tritosylate derived from methyl alpha-D-lyxopyranoside was unreactive toward nucleophilic substitution reactions, giving instead a dihydropyran product arising from an initial E2 elimination reaction of the 2-tosylate.

Organic reactions in ionic liquids: ionic liquid-accelerated nucleophilic substitution reaction of alpha-tosyloxyketones with potassium salts of aromatic acids

The room temperature ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([bmim][BF4]) is used as a ‘green' recyclable alternative to classical molecular solvents for the nucleophilic substitution reaction of a-tosyloxy ketones with potassium salts of aromatic acids. Significant rate enhancement and improved yields have been observed.

Recent Advances in the Direct Nucleophilic Substitution of Allylic Alcohols through SN1-Type Reactions

Direct nucleophilic substitution reactions of allylic alcohols are environmentally friendly, since they generate only water as a byproduct, allowing access to new allylic compounds. This reaction has, thus, attracted the interest of the chemical community and several strategies have been developed for its successful accomplishment. This review gathers the latest advances in this methodology involving SN1-type reactions.