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Type: Tese
Title: Redução de compostos carbonílicos catalisada por complexos de rutênio e ósmio contendo ligantes do tipo pinça
Other Titles: Reduction of carbonyl compounds catalyzed by ruthenium and osmium complexes containing pincer-type ligands
Authors: Lucas Henrique Rebuiti Passos
First Advisor: Eduardo Nicolau dos Santos
First Referee: André Luiz Bogado
Second Referee: Camila Grossi Vieira
Third Referee: Maria Helena de Araujo
metadata.dc.contributor.referee4: Guilherme Ferreira de Lima
Abstract: A redução de ésteres a álcoois é um processo chave para a síntese de vários produtos industriais. A catálise por complexos de metais de transição (CCMT) surge como uma excelente alternativa, uma vez que condições mais brandas de reação podem ser empregadas. Neste trabalho, os catalisadores [RuCl2-(PPh2(CH2)2NH2)2] - Ru-1; ([RuCl2(PPh3){PyCH2NH(CH2)2PPh2}] - Ru-2; [RuCl2(PPh3){HN(C2H4SEt)2}] - Ru-3, [OsHCl(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPtBu2}] - Os-1, [OsHCl(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPAd2}] - Os-2 e [OsH2(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPtBu2}] - Os-3 foram testados na redução de ésteres e aldeídos utilizando tanto a hidrogenação como a transferência de hidrogênio (TH). Diversos parâmetros reacionais foram avaliados para otimizar essas reações. Os catalisadores Ru-1, Ru-2 e Ru-3 foram eficientes para a hidrogenação do octanoato de metila a 70 °C, 50 bar de hidrogênio, utilizando 0,05 mol% do catalisador e 5 mol% de metóxido de sódio, sendo que a ordem de eficiência foi Ru-2 > Ru-1 > Ru-3. Destaca-se que a reação pode ser conduzida em anisol, um solvente ambientalmente amigável. Outros substratos, o 10-undecenoato de metila, o cinamaldeído e o mirtenal também foram seletivamente hidrogenados. Na hidrogenação do 10-undecenoato de metila, o catalisador Ru-3 mostrou excelente quimiosseletividade (99 %) na redução do grupo éster frente ao grupo C=C. Além disso, os catalisadores Ru-2 e Ru-3 conseguiram hidrogenar o grupo éster a uma pressão de 5 bar e temperatura de 40 °C. Esses catalisadores também foram eficientes na hidrogenação seletiva do mirtenal e do cinamaldeído. Na redução por transferência de hidrogênio (TH), além dos catalisadores de rutênio mencionados, foram empregados três catalisadores de ósmio (Os-1, Os-2 e Os-3). Foram avaliados diferentes solventes sendo que o anisol e o ciclopentil metil éter (CPME), que são considerados sustentáveis, foram os melhores. Entre os doadores de hidrogênio avaliados, o etanol se destacou. Nesta reação foi possível reduzir tanto ésteres quanto aldeídos sem a utilização de base utilizando o catalisador de Os-3. Na TH do 10-undecenoato de metila, os catalisadores de ósmio apresentaram melhor quimiosseletividade quando comparados aos de rutênio. Por fim, na redução por transferência de hidrogênio do cinamaldeído com os catalisadores de rutênio, foi observada a formação de ésteres a partir de uma reação de esterificação oxidativa, que foi controlada pela mudança da fonte de hidrogênio.
Abstract: The reduction of esters to alcohols is a key process for the synthesis of various industrial products. The transition metal complex catalysis (TMCC) emerges as an excellent alternative, given that milder reaction conditions can be employed. In this work, the complexes [RuCl2(PPh2(CH2)2NH2)2] - Ru-1; [RuCl2(PPh3){PyCH2NH(CH2)2PPh2}] - Ru-2; [RuCl2(PPh3){HN(C2H4SEt)2}], Ru-3; [OsHCl(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPtBu2}] - Os-1, [OsHCl(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPAd2}] Os-2 and [OsH2(CO){PyCH2NH(CH2)2NHPtBu2}] - Os-3 were employed as catalysts in the reduction of esters and aldehydes using both hydrogenation and hydrogen transfer (TH). Various reaction parameters were evaluated to optimize these reactions. The Ru-1, Ru-2 and Ru-3 catalysts were efficient for the hydrogenation of octyl octanoate at 70 °C, 50 bar of hydrogen, using 0.05 mol% of the catalyst and 5 mol% of sodium methoxide, and the order of efficiency was Ru-2 > Ru-1 > Ru-3. It is noteworthy that the reaction can be carried in anisole, an environmentally friendly solvent. Other substrates, methyl 10-undecenoate, cinnamaldehyde and myrtenal were also selectively hydrogenated. In the reduction of methyl 10-undecenoate, the Ru-3 catalyst showed the best chemoselectivity (99%) in reducing the ester group as compared to the C=C group. Furthermore, the Ru-2 and Ru-3 catalysts were able to hydrogenate the ester group at a pressure of 5 bar and a temperature of 40 °C. These catalysts were also efficient in the selective hydrogenation of myrtenal and cinnamaldehyde. In hydrogen transfer (TH), in addition to the mentioned ruthenium catalysts, three osmium catalysts (Os-1, Os-2 and Os-3) were used. Different solvents were evaluated and anisole and cyclopentyl methyl ether (CPME), which are regarded as sustainable, were the best. Among the hydrogen donors evaluated, ethanol was the best. Using Os-3 it was possible to reduce both esters and aldehydes without the use of basic promoter. In the TH of methyl 10-undecenoate, the osmium catalysts showed better chemoselectivity as compared to the ruthenium ones. Finally, in the hydrogen transfer reduction of cinnamaldehyde with ruthenium catalysts, the formation of esters by oxidative esterification as a side reaction, which was controlled by changing the hydrogen source.
Subject: Química inorgânica
Catálise
Hidrogenação
Esterificação (Química)
Redução (Química)
Rutênio
Ósmio
Compostos carbonílicos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/74293
Issue Date: 14-Jun-2024
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