dc.contributor.author | Barboza, Amanda Aline | |
dc.date.accessioned | 2023-06-21T12:17:36Z | |
dc.date.available | 2023-06-21T12:17:36Z | |
dc.date.issued | 2023-04-24 | |
dc.identifier.citation | BARBOZA, Amanda Aline. Parametrização de ligantes em reações catalisadas por metais de transição. 2023. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18167. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18167 | |
dc.description.abstract | The approach of statistical methods capable of accurately predicting the
relationship between catalyst structure and reactivity represents a major impact on reaction
development, since both reactivity and selectivity of the catalyst employed in organic reactions
are directly related to its structural aspects. In the case of transition metal catalysis, this
parameterization provides quick information and relevant estimates about the structure and
respective activity of new ligands that are briefly identified in structural descriptors that
influence the desired activity. Here we list key results obtained in the development and use of
ligand parameterization to guide, predict and explain the discovery and development of new
catalysts and methodologies. In the context of nucleopalladation reactions, we highlight
Wacker-type reactions that employ carbonylation reactions of double bonds not activated by
CO capture in a palladium-catalyzed process. We present a new methodology to obtain
pyrazoline ester derivatives tolerant to different substitutions at strategic positions in the
starting material as demonstrated by the scope study. By statistical studies, it was possible to
observe that the molecular softness (ƞ) of the pyridine has a direct relationship with the yield -
except for the bulkiest pyridines. For monophosphine ligands, the reactivity threshold analysis
revealed that bulkier ligands are associated with the worst results. When bisphosphines are
involved, the angle between the phosphorus substituents in the complex with PdCl2 indicates
an important role, which can be interpreted in terms of flexibility of the ligand. In summary,
the parameterization analysis of phosphine ligands and pyridine bases in general revealed
dominant influences of steric effects that may imply the formation of bis-ligated palladium
species and a detrimental role of pyridine coordination in active catalysts. In sequence, we
report our efforts to integrate data science and computational chemistry tools to guide, predict,
and explain synthetic catalyst development in the context of ruthenium-catalyzed crossmetathesis in the synthesis of trisubstituted olefins. To investigate the reactivity of substrate
versus catalysts, we performed reactions with 3 methylenecyclohexane derivatives
(challenging substrates), cis-1,4-diacetoxy-2-butene and 28 Ru-based catalysts. These
experimental results were integrated with molecular steric and electronic descriptors obtained
for the Ru complexes to parameterize the catalyst structure in relation to the reaction yield. Our
results indicate that although the overall structure of ruthenium-based olefin metathesis
precatalysts is highly modular, the use of carbenes as one of the neutral ligands has the greatest
impact on the performance of these reactions. The variation in the substitution pattern of the
aromatic ring bonded to the NHC nitrogens comprises the greatest variability in results for the
challenging substrates, still, no clear correlation could be observed. However, through catalyst
parameterization we found correlations and univariate and multivariate models to predict the
outcome of new structures to broaden the scope of the catalyst used in these important
reactions. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | 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 | Parametrização | por |
dc.subject | Catálise | por |
dc.subject | Paládio | por |
dc.subject | Rutênio | por |
dc.subject | Ligantes | por |
dc.subject | Parameterization | eng |
dc.subject | Catalysis | eng |
dc.subject | Palladium | eng |
dc.subject | Ruthenium | eng |
dc.subject | Ligands | eng |
dc.title | Parametrização de ligantes em reações catalisadas por metais de transição | por |
dc.title.alternative | Parameterization of ligands in reactions catalyzed by transition metals | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Ferreira, Marco Antonio Barbosa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6874055640224407 | por |
dc.description.resumo | A abordagem de métodos estatísticos capazes de prever com precisão a relação
entre a estrutura do catalisador e a reatividade representa um grande impacto no
desenvolvimento de reações, uma vez que tanto sua reatividade quanto seletividade quando
empregados em reações orgânicas estão diretamente relacionadas aos seus aspectos estruturais.
No caso da catálise por metais de transição essa parametrização fornece informações rápidas,
que são resumidamente identificadas em descritores estruturais, e estimativas relevantes sobre
a estrutura e respectiva atividade de novos ligantes. Aqui listamos os principais resultados
obtidos no desenvolvimento e uso da parametrização de ligantes para orientar, prever e explicar
a descoberta e desenvolvimento de novos catalisadores e metodologias. No contexto de reações
de nucleopaladação, destacamos as reações do tipo Wacker que empregam reações de
carbonilação de ligações duplas não ativadas por captura de CO em um processo catalisado por
paládio. Apresentamos uma nova metodologia para obter derivados de ésteres de pirazolina
tolerante a diferentes substituições em posições estratégicas do material de partida conforme
demonstrado pelo estudo de escopo. Por meio de estudos estatísticos, foi possível observar que
a moleza molecular (ƞ) da piridina tem relação direta com o rendimento – exceto para as
piridinas mais volumosas. Para ligantes de monofosfinas, a análise de limiar de reatividade
revelou que ligantes mais volumosos estão associados aos piores resultados. Quando as
bisfosfinas estão envolvidas, o ângulo entre os substituintes do fósforo no complexo com PdCl2
indica um papel importante, o que pode ser interpretado em termos de flexibilidade do ligante.
Em suma, a análise de parametrização de ligantes de fosfina e bases de piridina em geral
revelou influências dominantes de efeitos estéricos que podem implicar a formação de espécies
de paládio bis-ligadas e um papel prejudicial da coordenação de piridinas em catalisadores
ativos. Em sequência, relatamos nossos esforços para integrar ferramentas de ciência de dados
e química computacional para orientar, prever e explicar o desenvolvimento de catalisadores
sintéticos no contexto da metátese cruzada catalisada por rutênio na síntese de olefinas
trissubstituídas. Para investigar a reatividade do substrato em relação aos catalisadores,
realizamos reações com 3 derivados de metilenocicloexano, cis-1,4-diacetoxi-2-buteno e 28
catalisadores à base de Ru. Esses resultados experimentais foram integrados com descritores
moleculares estéricos e eletrônicos obtidos para os complexos de Ru para parametrizar a
estrutura do catalisador em relação ao rendimento da reação. Nossos resultados indicam que,
embora a estrutura geral dos pré-catalisadores de metátese de olefinas à base de rutênio seja
altamente modular, o uso de carbenos como um dos ligantes neutros tem o maior impacto no
desempenho dessas reações. A variação no padrão de substituição do anel aromático ligado aos
nitrogênios do NHC compreende a maior variabilidade de resultados para os substratos
desafiadores, porém, não foi possível observar uma correlação clara. No entanto, por meio da
parametrização do catalisador encontramos correlações e modelos univariados e multivariados
para prever o resultado de novas estruturas para ampliar o escopo do catalisador utilizado nestas
importantes reações. | 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 | por |
dc.description.sponsorshipId | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4255739684342248 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0001-5606-911X | por |