This work shows the modification of microcrystalline cellulose by the selective oxidation of primary hydroxyl groups to carboxylate groups by a 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical (TEMPO)-mediated system and its application as a heterogeneous ligand by ionic exchange with catalytic metals ions such as palladium, nickel and copper. Afterwards is described the application of the synthesized material as catalyst in coupling reactions such as Suzuki-Miyaura coupling and C−O bond formation reaction in different conditions, which are of great importance for the synthesis of drugs, natural products and new materials such as dendrimers, liquid crystals and polymers with magnetic and optical properties. The carboxyl cellulose matrix shows to have superior catalytic results as a ligand for all coupling reactions. Can be also highlighted the affinity of the carboxyl cellulose ligand in polar solvents such as water and alcohols and its application in mild conditions.

The Coordination for the Improvement of High Education Personnel (CAPES), the Brazilian federal agency for graduate programs, plays a fundamental role for the expansion and consolidation of the National Postgraduate System (SNPG) and the execution of the National Graduate Plan (PNPG) 2011-2020. In this paper, we discuss the evolution of the Brazilian graduate program in chemistry and its role in the formation of highly qualified professionals in chemistry (academic master’s degree, professional master’s degree and doctoral degree) for the academy, teachers and lecturers for all levels of the education system, as well for the non-academic market.

A grande capacidade do paládio de formar ligações carbono-carbono entre substratos apropriadamente funcionalizados permitiu que os químicos orgânicos efetuassem transformações antes impossíveis ou alcançáveis somente através de rotas muito longas. Neste contexto, uma das mais elegantes e importantes aplicações das reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio é a síntese de compostos de interesse farmacêutico. A presente revisão tem por objetivo apresentar uma visão geral do uso de acoplamentos cruzados na síntese de componentes de medicamentos (ou de candidatos a medicamentos), independentemente da escala, compreendendo o período de 2011 até o final de julho de 2014.

The impressive ability of palladium to assemble C-C bonds between appropriately functionalized substrates has allowed synthetic organic chemists to perform transformations that were previously impossible or only possible using multi-step approaches. In this context, one of the most important and elegant applications of the Pd-catalyzed C-C coupling reactions currently is the synthesis of pharmaceuticals. This review is intended to give a picture of the applications of Pd-catalyzed C-C cross-coupling reactions for the synthesis of drug components or drug candidates regardless of the scale from 2011 through to the end of July, 2014.

Um sistema catalítico composto por Pd(OAc)2 e P(o-tol)3 foi aplicado na reação de Heck entre brometos de arila e diariletenos. Utilizando-se K2CO3 como base e DMF como solvente, olefinas triarilsubstituídas foram obtidas com rendimentos de bons a excelentes. Brometos de arila com substituintes eletroretiradores foram menos ativos para a reação de acoplamento Heck e levaram à formação de produto de homoacoplamento em quantidades substanciais, indicando que a adição oxidativa não deve ser a etapa lenta da reação. A presença de substituintes no diarileteno afetou drasticamente a seletividade da reação. Realizou-se também a dupla arilação do estireno, levando diretamente à olefina triarilsubstituída, com rendimento de 73%.

A catalytic system composed of Pd(OAc)2 and P(o-tol)3 was found to be effective for the Heck reaction of aryl bromides with diarylethylenes. Using K2CO3 as a base and DMF as a solvent, trisubstituted olefins were obtained in good to excellent yields. Aryl bromides containing an electron-withdrawing group in para position were less reactive for the Heck coupling reaction and gave substantial amount of homocoupling by-product suggesting that oxidative addition is not the rate-determining step. Electron withdrawing group substituent in the para position of stilbene affects the regioselectivity of the reaction. In this case, the phenyl group from the Ph-Pd complex migrates preferentially to the same carbon of the double bond to which the phenyl is bonded. Finally, a one pot sequential double Heck arylation of styrene was performed, giving trisubstituted olefin with an overall yield of 73%.

Este trabalho foi realizado em um vale aluvial irrigado do semiárido do Brasil (Estado de Pernambuco). O objetivo foi investigar o efeito de lâminas de lixiviação e de precipitação no controle da salinidade do solo em lisímetros de drenagem. Com base em simulações numéricas, utilizando-se do modelo HYDRUS-1D, avaliaram-se o fluxo e o transporte de sais na zona não saturada. Mediante medidas de campo de evapotranspiração real e precipitação, foi possível inferir que o modelo se apresentou como ferramenta adequada nas simulações realizadas, para diferentes cenários de lâminas de lixiviação. Verificou-se, experimental e numericamente, que a lixiviação parcial pode ser utilizada como alternativa de manejo para a redução da salinidade na zona radicular, desde que precipitações efetivas possam complementar o processo de lavagem.

This study has been developed in an irrigated alluvial aquifer in the semi-arid zone of Brazil (State of Pernambuco). The objective was to investigate the effect of different leaching depths and precipitation on reducing soil salinity in drainage lysimeters. Based on numeric simulations using the HYDRUS-1D model, flow and salt transport in the unsaturated zone were evaluated. By using measured actual evapotranspiration and precipitation, it was verified that the model is a satisfactory tool to simulate flow and transport in the studied situations considering different leaching depths. Numerical and experimental results pointed out that the partial leaching could be used for reduction of the salinity in the root zone, as far as effective precipitation might complement the leaching process.

Sais e ésteres derivados de ácidos aril borônicos podem ser usados na reação de acoplamento Suzuki com (E)-bromoestilbeno usando uma mistura Pd(OAc)2/PPh3 como precursor catalítico. Enquanto que a adição de uma base como KOH é necessária para a reação de acoplamento com ácido borônico ou seu éster derivado do pinacol, o uso de um aril borato de sódio permite que a reação seja realizada na ausência de base. A comparação entre os diferentes compostos organoboro via reações competitivas e análise por espectrometria de massas com ionização por "electrospray" mostram que a base inicialmente reage com o ácido ou éster aril borônico para formar um aril borato que é a espécie envolvida na reação de transmetalação com o catalisador de paládio.

Arylboronate esters and arylborate salts can be used as partner for the Suzuki reaction of (E)-bromostilbene in the presence of Pd(OAc)2/PPh3 as catalyst precursor. While KOH is necessary for the coupling reaction with arylboronic acids and pinacol esters, aryl borate sodium salt can be used in a base-free protocol. The comparison between the three organoboron compounds using competitive experiments and electrospray ionization mass spectrometry analysis supports the proposition that the base initially reacts with the arylboronic acid or ester to form an arylborate species which undergoes the transmetallation process with the palladium catalyst.

As reações de uma mistura [Pd2(dba)3]/P(o-tolyl) 3 (1/4) com brometos de arila orto substituídos conduziram aos dímeros [Pd(Ar)(m-Br){P(o-tolyl)3)}] 2 que, após adição de 2 equiv. de (S)-BINAP formaram os complexos [PdBr(o-RC6H4){(S)-BINAP}] em bons rendimentos (57-89%). A estrutura molecular do complexo [PdBr(o-C6H4CH2 CON(H)Bn){(S)-BINAP}] (1) mostra o anel aromático aproximadamente perpendicular ao plano de coordenação com geometria quadrática plana ao redor do átomo de paládio. Como estes complexos apresentam rotação restrita da ligação paládio-aril e um ligante quiral, dois diastereoisômeros foram observados por 31P{¹H} NMR. O comportamento dinâmico do complexo 1 em solução de CDCl3 foi estudado por RMN de 31P{¹H} (1, 13CO-1 e 15N-1) a varias temperaturas. O complexo enriquecido com 13CO foi estudado também por RMN de 13C{¹H}. Três espécies foram detectadas por RMN de 31P{¹H} e 13C{¹H} a baixas temperaturas (< 0 ºC) e foram atribuídas como sendo os dois diastereoisomeros de 1 e o complexo catiônico [Pd(o-C6H4CH2 CON(H)Bn) {(S)-BINAP}]+Br-. Acima de 40 ºC observou-se somente os dois diastereoisômeros e a coalescência dos sinais pode ser observada por RMN de 13C{¹H} a 80 ºC. Não foi observada, na escala de tempo de RMN, nenhuma interconversão do complexo 1 em tol-d8 entre -35 at 120 ºC. Entretanto, a interconversão entre os dois diastereoisômeros foi evidenciada por experimento de transferência de inversão no RMN de 31P{¹H}. Os ciclopaladatos [Pd(o-C6H4CH2 CONBn)L2] [11 L2= DPPF, 68%; 12 L2 = (S)-BINAP, 88 %] foram obtidos a partir das reações entre os complexos com NaO-t-Pn. A análise de RMN de 31P{¹H} dos complexos 11 e 12 marcados com 15N mostrou a presença da ligação Pd-N. A decomposição térmica do paladaciclo 12 conduziu ao heterociclo esperado e a uma amida como produto de redução.

The complexes resulting from the 1:4 mixture of [Pd2(dba)3] and P(o-tolyl)3 in benzene react with ortho substituted-arylbromides to generate in situ the corresponding bromide dimer [Pd(Ar)(m-Br){P(o-tolyl)3)}] 2. Addition of 2 equiv. of (S)-BINAP gave the corresponding [PdBr(o-RC6H4){(S)-BINAP}] in good yields (57-89%). The crystal structure of [PdBr(o-C6H4CH2 CON(H)Bn){(S)-BINAP}] (1) shows a square planar arrangement around palladium with the aryl ring positioned nearly perpendicular to the square-planar coordination plane. Since these complexes exhibit restricted rotation about the palladium-aryl bond and contain a chiral ligand, they exist as two distinct diastereoisomers discernable by 31P{¹H} NMR. The dynamic behavior of the complexes 1, 13CO-1, and 15N-1 in CDCl3 was studied by 31P{¹H} NMR spectroscopy. 13CO-labeled 1 was also studied by 13C{¹H} NMR. At temperatures below 0 ºC three species were detected on the 31P{¹H} and 13C{¹H} NMR time scale. They were assigned as the two diastereoisomers and the cationic complex [Pd(o-C6H4CH2 CON(H)Bn) {(S)-BINAP}]+Br. Above 40ºC only the two diastereoisomers were detectable. At higher temperatures rotation increased and at 80 ºC a coalescence of the signals was observed by 13C{¹H} NMR. However, no interconversion was observed for 1 in tol-d8 in the -35-120 ºC range on the NMR time scale. In addition, the existence of the interconversion between the two isomers was directly demonstrated by an inversion transfer 31P NMR experiment. The cyclopalladated complexes [Pd(o-C6H4CH2 CONBn)L2] [11 L2= DPPF, 68% yield; 12 L2 = (S)-BINAP, 88 yield] were obtained by treatment of the aryl bromide complexes with NaO-t-Pn. 31P{¹H} NMR spectra of the 15N labeled complexes 11 and 12 clearly showed a Pd-N bond. Decomposition of the palladacycle 12 afforded the heterocycle and the amide reduced product.

Reações catalisadas por complexos de metais de transição tais como carbonilação, hidrovinilação e hidrogenação foram empregadas na síntese do ácido alfa-(3-benzoilfenil)propanóico (Cetoprofeno). Acoplamento do tipo Heck entre 3-bromobenzofenona e etileno conduziu à 3-vinilbenzofenona que na sequência, por carbonilação catalisada por paládio, foi tranformada no alfa-(3-benzoilfenil)propanoato de isopropila com rendimento de 95% e regiosseletividade >99,5%. Hidrólise deste éster conduziu ao Cetoprofeno com 90% de rendimento. Cetoprofeno foi também obtido em duas etapas a partir da 3-vinilbenzofenona via reação de hidrovinilação catalisada por níquel que conduz seletivamente ao 3-(3'-benzoilfenil)-1-buteno (96%), seguido por oxidação desta olefina em ácido. A 3-etenilbenzofenona pôde ser sintetizada a partir da 3-bromobenzofenona via uma reação de acoplamento catalisada por paládio. Este alcino foi carabonilado em presença de paládio conduzindo regiosseletivamente (97%) ao alfa-(3-benzoilfenil)acrilato de metila. A hidrólise do éster conduz ao ácido alfa-(3-benzoilfenil)acrílico que foi então hidrogenado enantiosseletivamente ao (S)-Cetoprofeno (95% e.e.) usando um complexo Ru-(S)-BINAP como catalisador.

Transition metal-catalyzed reactions including carbonylations, hydrovinylations and hydrogenations have been applied in the synthesis of alpha-(3-benzoylphenyl)propanoic acid (Ketoprofen). 3-Vinylbenzophenone was obtained from 3-bromobenzophenone by a Pd-catalyzed Heck coupling reaction. Pd-catalyzed carbonylation of this olefin gave the isopropyl alpha-(3-benzoylphenyl) propionate in high yield (95%) and with high regioselectivity (>99.5%). Ketoprofen was obtained in 90% yield by hydrolysis of the isopropyl ester. It was also obtained in two steps from 3-vinylbenzophenone by a Ni-catalyzed hydrovinylation selectively affording 3-(3'-benzoylphenyl)-1-butene, followed by an oxidation. 3-Ethynylbenzophenone was obtained from 3-bromobenzophenone by Pd-catalyzed coupling reaction. By means of a Pd-catalyzed carbonylation, this alkyne was converted regioselectively (97%) into methyl alpha-(3-benzoylphenyl) acrylate (93% yield). Hydrolysis of the ester afforded the alpha-(3-benzoylphenyl)acrylic acid. Asymmetric hydrogenation of this acid to give (S)-ketoprofen in 95% optical yield was achieved using a chiral Ru-(S)-BINAP catalyst.