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Estudos cenéticos da reação de heck intramolecular catalisada por nanopartículas bimetálicas estabilizadas por polietilenoimina linear funcionalizada
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2013Reações de acoplamento C-C tem grande destaque na síntese de novos compostos orgânicos, em especial a reação de Heck. Porém, o desenvolvimento de novos sistemas catalíticos, com metodologias livres de ligantes fosfina, ausência de atmosfera inerte e realizadas em meio aquoso, tem sido um grande desafio nos últimos anos. Ainda, dos poucos trabalhos relatados nesta área, raros são os que se dedicam ao estudo sistemático dos mecanismos de reação. Neste sentido, este trabalho pretende contribuir no desenvolvimento de novos catalisadores para reações de acoplamento C-C, nas condições anteriormente citadas, baseando-se no preparo e caracterização de nanopartículas bimetálicas de prata e paládio, estabilizadas por polietilenoimina linear, e sua aplicação em uma reação do tipo Heck intramolecular. Análise Cinética do Progresso da Reação foi utilizada para a determinação da ordem da reação em relação aos reagentes e obtenção de evidências mecanísticas. Também foi verificada a influência da base utilizada (trietilamina) na reação e sobre a morfologia do catalisador. Por fim, experimentos de inibição do catalisador e análise por microscopia eletrônica de transmissão das nanopartículas, após a reação, sugerem a participação da superfície das nanopartículas na catálise de Heck sob as condições estudadas. Abstract: Carbon-carbon coupling is a prominent reaction in the synthesis of new organic compounds, specially the Heck reaction. However, the development of new catalytic systems, with methods free of phosphine ligands, without inert atmosphere and held in an aqueous medium, has been of great challenge in the last years. Moreover, from the few studies reported in this area, very little are dedicated to the systematic study of reaction mechanisms. Thus, this work aims to contribute in the development of new catalysts for C-C coupling reactions, under the conditions previously mentioned, based on the preparation and characterization of bimetallic nanoparticles of silver and palladium, stabilized by linear polyethyleneimine, and its application in an intramolecular Heck type reaction. Reaction Progress Kinetic Analysis was used to determine the reaction order with respect to reactants and obtention of mechanistic evidences. It was also verified the influence of the base (triethylamine) on the reaction and on the catalyst morphology. Finally, catalyst inhibi-tion experiments and analysis by transmission electron microscopy of the nanoparticles, after the reaction, suggest the involvement of the nanoparticles surface on catalysis under the studied conditions
Estudos cinéticos de uma reação de Heck intramolecular em meio aquoso catalisadas por nanopartículas de paládio suportadas em polietilenoimina ramificada
No full textDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013Reações de acoplamento Carbono-Carbono do tipo Heck, em meio aquoso, tem se destacado como uma nova forma de realizar síntese orgânica, com uma metodologia mais barata, segura e confiável para a construção de diferentes moléculas. Até o momento poucos trabalhos foram dedicados ao estudo mecanístico destas reações. Neste sentido, este trabalho envolve a preparação, caracterização e o emprego de colóides de paládio, estabilizados pelo polímero comercial polietilenoimina, como catalisador em uma Reação de Heck Intramolecular, na presença de base, usando água como solvente e sem controle da atmosfera. O estudo dos diversos aspectos que influenciaram a velocidade da reação, assim como também a conversão ao produto, foi realizado por uma nova metodologia cinética. Análise Cinética do Progresso da Reação foi aplicada e pelos resultados obtidos foi observado que a reação é de primeira-ordem em relação ao catalisador e ordens em relação aos outros reagentes. Além disso, identificou-se uma forte relação, tanto na velocidade da reação quanto na conversão ao produto, com as concentrações iniciais da base. A análise destes resultados, aliados à estudos morfológicos das nanopartículas de paládio por microscopia eletrônica de transmissão, indicam a participação da superfície da nanopartícula e a alteração de seu tamanho durante o progresso da reação. Ainda, nas condições reacionais estudadas foi possível obter até 90% de conversão a produto após 24 horas, sem uso de atmosfera inerte e em condições brandas de temperatura.Abstract : Carbon-Carbon Heck coupling reactions, in aqueous media, have become a new way to make organic synthesis, as a cheaper, safer and more reliable methodology to build different molecules. So far only a few works have been dedicated to the mechanistic studies of these reactions. Through this way, the present work involves the preparation, characterization and the use of palladium colloids, stabilized by the commercial polymer polyethyleneimine, in an Intramolecular Heck Reaction, in the presence of a base, using water as the reaction solvent and without control of the atmosphere. The study of the different aspects that influenced the reaction rate, as well as the product conversion, was performed by a new kinetic methodology. Reaction Progress Kinetic Analysis was applied and from the results it was observed that the reaction is first-order in respect to the catalyst and have complex orders in respect to other reactants. Besides, it has been identified a strong relationship of the reaction rate, and product conversion, with the initial concentrations of the base. Analysis of these results, allied to the palladium nanoparticles morphological studies by transmission electron microscopy, indicated a participation of the nanoparticle#s surface and its size shifting during the reaction progress. Moreover, in the reaction conditions studied it was possible to obtain up to 90% of conversion to product in 24 hours without inert atmosphere and under mild conditions of temperature
Heck reakciók vizsgálata
No full text4-arilkumarin és 2H-indol-2-on származékok előállítása Heck gyűrűzárási reakcióban klórmerkuri és jódfenol illetve jódanilin reagensekkel 3-formil-4-kromonból, 2H-kromén származékokból és fahéjsav-metilészter származékokból kiindulva.gjKémia BscBSc/B
Nanocatalisadores metálicos de paládio e prata estabilizados com novos líquidos iônicos piridínicos para aplicação em reações de Heck e redução
No full textTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015.Este trabalho foi dividido em: (i) síntese de novos líquidos iônicos (LIs) piridínicos para utilização na estabilização de nanopartículas de prata (Ag-NPs) para aplicação na reação de redução do p-nitrofenol (NIP) e (ii) a introdução da ciclização do N-(o-iodobenzoil)-3-metilindol (MIAc), como modelo de reação de Heck para avaliação in situ, por espectroscopia UV-visível (UV-vis), da atividade de catalisadores a base de paládio molecular ou coloidal. Nove LIs foram sintetizados variando-se a cadeia alquílica ligada ao nitrogênio piridínico (metil, butil e octil) e contra-íons (haletos, tetrafluoroborato (BF4) e bis(trifluorometilsulfonil)imidato (NTf2)) e utilizados na estabilização de Ag-NPs. Para comparar os nove sistemas Ag-NPs/LI, verificou-se sua atividade catalítica na reação de redução do NIP, cujo progresso é facilmente monitorado por UV-vis. Todos os nanocatalisadores apresentaram atividade na redução do NIP sendo que, em geral, as maiores constantes de velocidade foram obtidas quando LIs metilados foram utilizados como estabilizante. Na reação de ciclização do MIAc, três sistemas catalíticos foram testados: nanopartículas de paládio (Pd-NPs/LI-Me(I)) pré-formadas e estabilizadas pelo LI N-metilpiridínico (LI-Me(I)); Pd(OAc)2 e Pd(OAc)2 com adição de LI-Me(I) (Pd(OAc)2/LI-Me(I)). Diversos experimentos foram realizados como variação da quantidade do catalisador, da concentração e natureza da base, do solvente e do LI, além de análises por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) em diferentes tempos de reação e envenenamento com Hg. Após essa série de experimentos, pode-se dizer que a ciclização do MIAc foi introduzida com êxito como modelo de reação de Heck uma vez que seu progresso foi acompanhado in situ por UV-vis facilitando a realização de diversos experimentos para obtenção dos parâmetros cinéticos TON (mol de catalisador/mol de produto) e TOF (TON/tempo), com os quais comparou-se a atividade e aplicabilidade de sistemas catalíticos a base de paládio. Além disso, demonstrou ser uma reação relativamente branda ocorrendo em meio aquoso, na ausência de atmosfera inerte e a 80 ºC. O sistema Pd(OAc)2/LI-Me(I), com 1x10-3 mmol L-1 de LI-Me(I), resultou nos maiores parâmetros TON e TOF e maior conversão ao produto de ciclização.Abstract : The present work is divided in: (i) synthesis of new pyridinium ionic liquids (LIs) to use as stabilizing agents of silver nanoparticles (Ag-NPs), whose application was the reduction reaction of p-nitrophenol (NIP) and (ii) the introdution of (2-iodophenyl)(3-methyl-1H-indol-1-yl)methanone (MIAc) ciclization as a model reaction, for the in situ evaluation by UV-vis Spectroscopy (UV-vis) of Pd catalysts based on molecular or colloidal palladium. Nine LIs were synthesized modifying the alkyl chain bounded to the pyridine nitrogen (methyl, butyl and octyl) and the counteranion (halides, tetrafluoroborate (BF4-) and bis(trifluoromethylsulfonyl)imidate (NTf2-)). To compare the nine Ag-NPs/LI systems, their catalytic activity was evaluated in the NIP reduction reaction, whose progress can be easily monitored by UV-vis. All Ag-NPs/LI catalyst showed a good catalytic activity for the NIP reduction but, in general, the highest rate constants were obtained with methylic LIs. For the MIAc ciclization, three catalytic systems were evaluated: as-formed palladium nanoparticles (Pd-NPs/LI-Me(I)) stabilized by N-methylpyridinic LI, Pd(OAc)2, and Pd(OAc)2 with LI-Me(I) addition (Pd(OAc)2/LI-Me(I)). A series of experiments was carried out including varying the amount of catalyst, the concentration and nature of the base, solvent, and LI, analysis by transmission electronic microscopy (TEM) at different times of the reaction and poisoning tests with Hg. After this series of experiments, it can be said that the cyclization of MIAc was successfully introduced as a model for Heck reaction since its progress was easily monitored in situ by UV-vis, facilitating the implementation of several experiments and obtaining the kinetic parameters TON (mol of product/mol of catalyst) and TOF (TON/time), in which the activity and applicability of the catalytic systems could be compared. Furthermore, the reaction was carried out at relatively mild conditions once it occurs in aqueous medium, in the absence of inert atmosphere, and at 80 ° C. The Pd(OAc)2/LI-Me(I) system with 1x10-3 mmol L-1 of LI-Me(I) resulted in both, highest kinetic parameters TON and TOF and ciclization product conversion
Study of the Heck coupling reactions of 2-iodo-1-C-subtituated glycals
No full textKutatásunk során a 2-jód-1-C-szubsztituált glikálok Pd-katalizált Heck kapcsolási reakcióját tanulmányoztuk. Munkám során előálítottuk a kapcsoláshoz szükséges jódglikálokat a megfelelő telítetlen származékból kiindulva. A Heck reakció optimalizálása közben kísérleteket végeztünk a katalizátor, a ligandum, a bázis és az oldószer cseréjével.hbkKémiaBSc/B
6,7-Dibrómflavon Heck-reakcióinak vizsgálata
No full textMunkám során a 6,7-dibrómflavon Heck-reakcióinak terc-butilakriláttal történő optimálását követően a beoptimált reakciókörülménnyel számos A-gyűrűn alkenilezett flavon-származékot állítottam elő. A 7-es helyzetben regioszelektíven kapcsolt termékeken kívül előállítottam 6,7-bisz származékokat és olyan termékeket is, ahol a 6-os és a 7-es helyzetben különböző alkénekkel történt a kapcsolás. Sztirol-származékok esetén N-heterociklusos karbén ligandumok alkalmazásával sikeresen valósítottam meg a kapcsolásokat.gjKémiaBSc/B
Josephson current via an isolated Majorana zero mode
No full textWe study the equilibrium dc Josephson current in a junction between an s-wave and a topological superconductor. Cooper pairs from the s-wave superconducting lead can transfer to the topological side either via an unpaired Majorana zero mode localized near the junction or via the above-gap continuum states. We find that the Majorana contribution to the supercurrent can be switched on when time-reversal symmetry in the conventional lead is broken, e.g., by an externally applied magnetic field inducing a Zeeman splitting. Moreover, if the magnetic field has a component in the direction of the effective spin-orbit field, there will be a Majorana-induced anomalous supercurrent at zero phase difference. These behaviors may serve as a signature characteristic of Majorana zero modes and are accessible to devices with only superconducting contacts.QRD/Wimmer GroupBUS/Quantum Delf
An efficient synthesis of (±)-frondosin B using a Stille–Heck reaction sequence
No full textA concise, convergent synthesis of (±)-frondosin B has been developed based on the application of a Stille–Heck reaction sequence of 2-chloro-5-methoxybenzo[b]furan-3-yl triflate and 2-(3-butenyl)-3-(trimethylstannyl)cyclohex-2-enone giving the racemic natural product in a 34% overall yield
Single fermion manipulation via superconducting phase differences in multiterminal Josephson junctions
No full textWe show how the superconducting phase difference in a Josephson junction may be used to split the Kramers degeneracy of its energy levels and to remove all the properties associated with time-reversal symmetry. The superconducting phase difference is known to be ineffective in two-terminal short Josephson junctions, where irrespective of the junction structure the induced Kramers degeneracy splitting is suppressed and the ground state fermion parity must stay even, so that a protected zero-energy Andreev level crossing may never appear. Our main result is that these limitations can be completely avoided by using multiterminal Josephson junctions. There the Kramers degeneracy breaking becomes comparable to the superconducting gap, and applying phase differences may cause the change of the ground state fermion parity from even to odd. We prove that the necessary condition for the appearance of a fermion parity switch is the presence of a “discrete vortex” in the junction: the situation when the phases of the superconducting leads wind by 2?. Our approach offers strategies for creation of Majorana bound states as well as spin manipulation. Our proposal can be implemented using any low density, high spin-orbit material such as InAs quantum wells, and can be detected using standard tool.QN/Quantum NanoscienceApplied Science
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
No full textThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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