Ruthenium(II) and rhodium(III)-catalyzed C-H activation: diversifying bioactive and fluorescent compounds via alkenylation, oxygenation and annulation protocols

dc.creatorGleiston Gonçalves Dias
dc.date.accessioned2021-08-12T21:12:28Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:28:41Z
dc.date.available2021-08-12T21:12:28Z
dc.date.issued2021-05-19
dc.description.abstractThis thesis describes the development of synthetic methodologies, based on C-H bond activation, to perform alkenylation and oxygenation of 1,4-naphthoquinone and annulation of lapimidazole. 1,4-naphthoquinones exhibit low reactivity on the benzenoid ring by conventional arene reactions, resulting in a limited scope of molecules to be applied in Medicinal Chemistry. To overcome this synthetic restriction, in the first part of this thesis, some efforts in the development of C-H activation based on ruthenium catalysis are described. First, several optimization reactions were studied to find the suitable experimental condition to perform the functionalization of the C-H bond of the benzenoid ring of 1,4-naphthoquinones, focused on alkenylation and oxygenation reactions. After completing the optimization of the reaction, several 1,4-naphthoquinoidal compounds bearing electron-donating and withdrawing groups were prepared and subjected to C-H alkenylation and oxygenation protocols developed. The compounds obtained were subjected to biological assays against Trypanosoma cruzi and several of them presented promising biological activity, particularly products bearing halogens. In the second part of this thesis, C-H/N-H annulation reactions on imidazole using diphenyl acetylene are described. Most works in the literature report similar reactions using symmetrical imidazoles, as a strategy to avoid isomers. Thus, aiming to overcome this limitation, optimization studies were conducted using the non-symmetrical lapimidazole. Several lapimidazole derivatives, bearing different groups, were synthesized and subjected to C-H/N-H annulation methodology. In all cases, annulations in the benzene side of lapimidazole were observed in higher yield while the annulations close to the aliphatic side were observed in lower yield. NMR and X-ray crystallography studies enabled the correct distinction of both product and mechanistic investigations were carried out justifying the majority of one isomer. Also, photo-physical studies were accomplished with the products bearing a methoxyl and nitro product as well as the product without substituent. In general, the products exhibited blue or green-yellow fluorescence emission while compounds bearing nitro group displayed orange-red fluorescence emission. In conclusion, C-H alkenylation, oxygenation and annulation developed in this work allowed to obtain diverse products with biological and fluorescent properties.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/37448
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectQuímica orgânica
dc.subjectQuinona
dc.subjectRutênio
dc.subjectRódio
dc.subjectImidazóis
dc.subjectCatalisadores
dc.subjectLigação de hidrogênio
dc.subjectCompostos bioativos
dc.subjectRessonância magnética nuclear
dc.subjectCristalografia de raio X
dc.subject.otherC-H activation
dc.subject.otherAtivação C-H
dc.subject.otherAlkenylation
dc.subject.otherAlquenilação
dc.subject.otherOxygenation
dc.subject.otherOxigenação
dc.subject.otherAnnulation
dc.subject.otherAnelação
dc.subject.otherQuinone
dc.subject.otherQuinona
dc.subject.otherImidazole
dc.subject.otherImidazol
dc.titleRuthenium(II) and rhodium(III)-catalyzed C-H activation: diversifying bioactive and fluorescent compounds via alkenylation, oxygenation and annulation protocols
dc.title.alternativeAtivação de ligação C-H catalisada por rutênio(II) e ródio(III): diversificando compostos bioativos e fluorescentes via protocolos de alquenilação, oxigenação e anelação
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Eufrânio Nunes da Silva Júnior
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5627593695811199
local.contributor.referee1Maria Helena de Araujo
local.contributor.referee1Cleiton Moreira da Silva
local.contributor.referee1Márcio Weber Paixão
local.contributor.referee1Jason Guy Taylor
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8538120989783634
local.description.resumoEsta tese descreve desenvolvimento de metodologias sintéticas, baseadas em ativação da ligação C‒H, para promover alquenilação e oxigenação de 1,4-naftoquinona e anelação de arillapimidazol. 1,4-naftoquinonas exibem baixa reatividade no anel benzenoide, via reações convencionais de areno, resultando em um escopo limitado de moléculas para serem aplicadas em Química Medicinal. Para superar essa limitação sintética, na primeira parte desta tese, alguns esforços no desenvolvimento da ativação de C‒H via catálise com rutênio são descritos. Inicialmente, várias reações de otimização foram estudadas para encontrar a condição experimental adequada para realizar a funcionalização da ligação C‒H do anel benzenoide de 1,4-naftoqui nonas, com foco nas reações de alquenilação e oxigenação. Após completar a otimização da reação, vários compostos 1,4-naftoquinoidais, contendo grupos doadores e retiradores de elé trons, foram preparados e submetidos aos protocolos de alquenilação e oxigenação desenvolvidos. Os compostos obtidos foram avaliados contra o Trypanosoma cruzi e vários deles apresentaram promissora atividade biológica, principalmente os produtos contendo halogênios. Na segunda parte desta tese, são descritas as reações de anelação C‒H /N‒H em lapimidazol usando difenilacetileno. A maioria dos trabalhos na literatura relata reações semelhantes usando imi dazóis simétricos, como estratégia para evitar isômeros. Assim, com o objetivo de superar essa limitação, foram realizados estudos de otimização utilizando lapimidazol não-simétrico. Vários derivados de lapimidazol, contendo diferentes grupos, foram sintetizados e submetidos à metodologia de anelação C‒H/N‒H. Em todos os casos, as anelações no lado do benzeno do lapimidazol foram observadas com maior rendimento, enquanto as anulações próximas ao lado alifático dos lapimidazóis foram observadas em menor rendimento. Os estudos de RMN e cristalo grafia de raios-X permitiram a correta distinção dos produtos e investigações mecanísticas fo ram realizadas justificando a maioria de um isômero. Além disso, estudos fotofísicos foram realizados com os produtos contendo os substituintes metoxila e nitro, bem como o produto sem substituinte. Em geral, os produtos exibiram emissão de fluorescência azul ou verde-ama relo enquanto que os produtos contendo o grupo nitro exibiram fluorescência de missão laranja/vermelho. Em conclusão, alquenilação, oxigenação e anelação de ligações C‒H desenvolvidas neste trabalho permitiram a obtenção de diversos compostos com propriedades biológicas ou fluorescentes.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4952-756X
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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