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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Sistemas catalíticos ródio-arilfosfinas bidentadas com seletividade Markovnikov para a hidroformilação de alilbenzenos de ocorrência natural
Autor(es): Gabriel Matos Vieira
Primeiro Orientador: Eduardo Nicolau dos Santos
Primeiro membro da banca : Patricia Alejandra Robles Dutenhefner
Segundo membro da banca: Flavia Cristina Camilo Moura
Resumo: A síntese industrial dos componentes de fragrâncias canthoxal e helional é realizada em quatro etapas, partindo, respectivamente, do estragol e do safrol, que são alil-benzenos de ocorrência natural. A hidroformilação (adição formal 1,2 de um hidrogênio e um grupo formil a uma ligação dupla C-C, resultando em um aldeído homólogo) é uma rota alternativa em uma etapa para a síntese dessas fragrâncias. Ela permite que os produtos sejam obtidos de forma econômica e sustentável. O desafio sintético é o controle da regiosseletividade desta reação, que deve levar a introdução do grupo formil na posição 2 da cadeia alílica.O sistema catalítico foi gerado in situ pela combinação do pré-catalisador[Rh(cod)(OMe)]2 e de arilfosfinas bidentadas. Os parâmetros de reação variados foram: concentração do ligante de fósforo e do precursor catalítico, temperatura (40 a 100 oC), pressões parciais de hidrogênio e monóxido de carbono (10-20 bar) e solventes. Os parâmetros críticos para o controle da regiosseletividade foram o tipo de ligante auxiliar, a razão molar P/Rh e o solvente. Com o ligante Xantphos foi possível obter 97% de seletividade para o aldeído linear.A seletividade para o aldeído ramificado é conhecidamente mais difícil de ser atingida. Em tolueno, foi demonstrado que com a utilização de ligantes com ângulo de quelatação próximos a 90o (DPPE, DPPP e cis-1,2-bis(difenilfosfino)etileno) é possível chegar a seletividades de até 66% para o aldeído ramificado. Outro aspecto notável é que a seletividade depende marcantemente da proporção P/Rh. Para a DPPP, até um valor de 12, o sistema apresenta apreferência para o aldeído linear (próximo a 70%). A partir de 13 ocorre uma diminuição da atividade e uma inversão na regiosseletividade favorecendo o aldeído ramificado (cerca de 60%). Nas mesmas condições, em etanol ou metanol o sistema é inativo, em hexano aisomerização de ligação dupla é significativa e em THF a seletividade para o produto linear é de 60%. Apenas em solventes aromáticos (benzeno, tolueno, p-cimeno) ou em 1,2-dicloroetanoa seletividade para o produto ramificado é cerca de 60%. Embora pareça modesto, este valor está entre os maiores já registrados na hidroformilação para substratos do tipo CH2=CHCH2R. A seletividade peculiar do sistema catalítico de ródio com difosfinas com ângulo de quelatação próximos a 90o parece advir de espécies de ródio do tipo [RhH(PP)2], em que a presença de um grupo [sigma]-doador trans em relação ao hidreto é o fator determinante da seletividade.
Abstract: The industrial synthesis of the fragrance components canthoxal and helional is performed in four steps starting, respectively, from estragole and safrole, which are naturally occurring allyl-benzenes. The hydroformylation (1,2 formal addition of a hydrogen and a formyl group into a C-C double-bond, resulting in a homologous aldehyde) is an alternative one-step route for the synthesis of these fragrances. It allows their obtainment via an economic and sustainable way. The synthetic challenge is to control the regioselectivity of this reaction, which should lead to the introduction of the formyl group in position 2 of the allylic chain.The catalyst system was generated in situ by combining [Rh(cod)(OMe)]2 pre-catalyst and bidentated arylphosphines. The reaction parameters varied were: concentration of the phosphorus ligand and the catalyst precursor, temperature (40 to 100 °C), partial pressures of hydrogen and carbon monoxide (10-20 bar), and solvent. The critical parameters for controlling the regioselectivity were the type of auxiliary ligand, the molar ratio P/Rh and the solvent. With Xantphos as ancillary, it was possible to obtain 97% selectivity to the linear aldehyde. The selectivity to the branched aldehyde is known to be more difficult to achieve. In toluene, it was demonstrated that with the use of chelating ligands with biting angle near 90o (DPPE, DPPP, and cis-1,2-bis(diphenylphosphino)ethylene), selectivities up to 66% to the branched aldehyde can be reached. Another remarkable aspect is that the selectivity depends markedly on the P/Rhatomic ratio: for DPPP, up to a value of 12, the system displays a preference for linear aldehyde (near 70%); from a value of 13 to 60 there is a decrease in activity and the regioselectivity is reversal, favoring the branched aldehyde (c.a. 60%). Under the same conditions, in ethanol ormethanol the system is inactive, in hexane double bond isomerization is significant, in THF selectivity to the linear product is 60%. Only in aromatic solvent (benzene, toluene, p-cymene) or 1,2-dichloroethane selectivity to branched product is about 60%. Although it seems a modest value, this figure is among the highest ever reported for the hydroformylation for substrates of the kind CH2=CHCH2R. The peculiar selectivity of the catalytic system of rhodium/chelating diphosphines with bite angle near 90o seems to be derived of rhodium species of the type [RhH(PP)2], in which a -donor trans to the hydride is the determinant factor of the selectivity.
Assunto: Compostos organometálicos de transição
Catálise
Aldeidos
Ródio
Quimica inorganica
Tolueno
Perfumes Perfumes Indústria
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-BELPCW
Data do documento: 23-Fev-2016
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