dc.contributor.author | Kawamura, Meire Yasuko | |
dc.date.accessioned | 2022-04-19T10:15:34Z | |
dc.date.available | 2022-04-19T10:15:34Z | |
dc.date.issued | 2022-02-22 | |
dc.identifier.citation | KAWAMURA, Meire Yasuko. Estudos mecanísticos de reações de cicloadição e ciclização através de ferramentas experimentais e teóricas. 2022. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15874. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15874 | |
dc.description.abstract | Part 1: The 1,3-dipolar cycloaddition of nitroolefin and azides have emerged as an important approach for the synthesis of 1,2,3-triazole. We describe the rationalization of the regioselectivity/reactivity trends of this reaction by an experimental and theoretical exploration. DFT calculations revealed 1,5-triazole is favarable, with the rate-limiting cycloaddition step showing high asynchronicity. Kinetic studies corroborated these results, pointing to a second-order velocity law, and 13C kinetic isotopic effect (KIE) at natural abundance with a significant normal effect for the conjugated olefinic centers (1.0216 for C1β-nitro and 1.0158 for C2α-nitro). Distortion/interaction-activation strain (DIAS) and energy decomposition (EDA) analysis disclosed the regioselectivity of this reaction, showing an earlier and less distorted TS for preferred 1,5-triazole compared to 1,4-triazole regioisomer, and the interaction is favored in 1,5-triazole mainly due to on dispersion (Edisp) and electrostatic (Eelec) interactions. Additionally, we explored the mechanistic aspects of the HNO2 elimination elementary step by using quasi-classical dynamics calculations, the calculations indicate a dynamically stepwise mechanism, indicating an existence of a carbocation intermediate. Studies of the reaction between nitro-olefins and sodium azide revealed that Bronstead acid plays a fundamental role for disubstituted nitro-olefins, controlling the reactive species, wherein the path that leads to 1,2,3-NH-triazole is favorable comparing with the path that leads to Michael's adducts. A systematic study has led to the preparation of 1,4-disubstituted 1,2,3- triazoles by the use of a-nitroolefins generated in situ. Part 2: Multicomponent reactions (MCRs) have shown great potential as important tools for the synthetic organic chemistry due to the possibility of diversity and complexity generation in a single step. Among these reactions, the Ugi reaction and its variants are unique strategies that allow the introduction of an amide function in the molecular architecture. Despite the huge advantages offered by these reactions, the lack of stereocontrol is its main limitation. Therefore, this part of the project aimed to evaluate the mechanism of these transformations through theoretical DFT studies of two Ugi reaction variants. It was shown that the diastereoselectivity occurs due to non- covalent interactions, and that due to steric interactions different products were obtained: tetrahydropyridine for R1 = Ph and cyclopentene for R1 = Me substitution. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Cicloadição 1,3-dipolar | por |
dc.subject | 1,2,3-triazol | por |
dc.subject | Mecanismo | por |
dc.subject | KIE | por |
dc.subject | DFT | por |
dc.subject | Dinâmica molecular | por |
dc.subject | Nitro-olefina | por |
dc.subject | Reação de Ugi | por |
dc.title | Estudos mecanísticos de reações de cicloadição e ciclização através de ferramentas experimentais e teóricas | por |
dc.title.alternative | Mechanistic studies of cycloaddition and cyclization reactions through experimental and theoretical tools | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Ferreira, Marco Antonio Barbosa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6874055640224407 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Schwab, Ricardo Samuel | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6935890756504964 | por |
dc.description.resumo | Parte 1: A reação de cicloadição 1,3-dipolar utilizando nitro-olefinas e azidas surgiu como uma importante alternativa para a síntese de 1,2,3-triazol. Neste trabalho foi racionalizado as tendências de regiosseletividade/reatividade por meio de uma exploração experimental e teórica. Cálculos de DFT revelaram que o 1,5-triazol é favorável, com a etapa de cicloadição limitante de velocidade e alta assincronia. Estudos cinéticos corroboraram com esses resultados, apontando uma lei de velocidade de 2o ordem, e efeito cinético isotópico de 13C (KIE) em abundância natural com efeito normal significativo para os centros olefínicos conjugados (1,0216 para C1β-nitro e 1,0158 para C2α-nitro). As análises de distorção/interação (DIAS) e decomposição de energia (EDA) revelaram a regiosseletividade desta reação, demonstrando um TS mais precoce e menos distorcido para o 1,5-triazol preferido em comparação com o regioisômero 1,4-triazol, a interação é favorecida em 1,5-triazol principalmente devido a interações em dispersão (Edisp) e eletrostáticas (Eelec). Além disso, exploramos os aspectos mecanísticos da etapa elementar de eliminação de HNO2 usando cálculos de dinâmica quase- clássica, os cálculos indicaram um mecanismo dinamicamente por etapas com existência de um intermediário catiônico. Os estudos da reação entre nitro-olefinas e azida de sódio revelaram que o ácido de Bronstead tem papel fundamental no caso do uso de nitro-olefina dissubstituídas, de forma a controlar as espécies reativas, favorecendo o caminho que leva ao 1,2,3-NH-triazol em prol do caminho que leva aos adutos de Michael. Em outra vertente do trabalho, um estudo sistemático levou a preparação de 1,2,3-triazóis 1,4-dissubstiuídos pelo uso de α-nitro-olefinas geradas in situ a partir de nitro-acetatos. Parte 2: As reações multicomponentes (MCRs) têm se destacado como uma importante ferramenta para a comunidade sintética devido a grande diversidade e complexidade geradas em uma única etapa reacional. A reação de Ugi e suas variantes são estratégias únicas, que permitem a introdução de uma função amida na arquitetura molecular. No entanto, apesar das vantagens oferecidas por essas reações, a falta de controle estereoquímico é sua principal limitação. Nesse sentido, esta parte do projeto visou avaliar o mecanismo por estudos teóricos por DFT de duas variantes da reação de Ugi que apresenta indução de assimetria por controle de hemiacetais enantioenriquecidos. Foi demonstrado que a diastereoseletividade da reação ocorre devido a interações não covalentes, e que devido a interações estéricas obteve-se produtos diferentes: tetraidropiridina para substituição R1 = Ph e ciclopenteno para R1 = Me. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::ESTRUTURA, CONFORMACAO E ESTEREOQUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::FISICO-QUIMICA ORGANICA | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::SINTESE ORGANICA | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo nº 2017/01754-0, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo nº 141314/2017-6, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo nº 2019/14609-3, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/8730397484525922 | por |