Catalizadores bifuncionales metal/ácido para la síntesis de dihidropirimidinonas y heteroarilmetanos en one-pot y reacciones de derivatización

Abstract

In this doctoral thesis, synthetic processes for achieving new platform mo-lecules with both pharmacological and chemical interest have been deve-loped. For this purpose, bifunctional catalytic systems have been used in order to perform different reaction steps in the same synthetic sequence, using both metallic centers and acids of high surface area in the same catalytic system. The recovery study of these catalysts has also been addressed, in order to reuse them in subsequent synthetic cycles, thus contributing to the development of more efficient and sustainable processes. Chapter 3 is focused on the pyrimidinone-type structures synthesis from alcohols, using Pd-based catalysts supported in both sulfonic resins (Nafion SAC 13) and deposited in heteropolylic acids (APT) in ZrO2 (APT-ZrO2). In addition, this pyrimidinone structure has been modified by means of a third transesterification step to obtain, among others, a product with pharmacological activity as an inhibitor of fatty acids transport. In Chapter 4, a one-pot oxidation-hydroalkylation-alkylation reaction has been carried out to obtain triarylmethane-type structures from alcohols and acti-vated arenes by means of a palladium catalyst supported on a tungsten and zirconium mixed oxide (Pd/WOx-ZrO2). Special attention has been paid to the influence of the calcination temperature as well as the tungsten and palladium loading in the catalyst. In addition, a stable fixed bed system has been developed, which showed to be capable of carrying out this same reaction during cycles of up to 72 hours and the on-site regeneration of the catalyst for later uses. In Chapter 5, using the same palladium supported in tungsten and zirconium oxide (Pd/WOx-ZrO2) catalyst, the operating conditions for the formation of compounds with 11 and up to 17 carbon atoms has been optimized. Those structures could be used as kerosene (in the case of 11 carbon atoms compounds) or diesel (in the case of 17 carbon atoms) additives or as precursors of liquid fuels.

En la presente tesis doctoral se ha abordado el desarrollo de nuevas rutas de síntesis de moléculas plataforma con interés tanto farmacológico como químico utilizando para ello sistemas catalíticos bifuncionales. Estos sistemas catalíticos se han utilizado para completar distintas etapas de reacción dentro una misma secuencia sintética o reacción one-pot, utilizando para ello centros metálicos y ácidos en un mismo sistema catalítico. También se ha abordado el estudio de la recuperación de dichos catalizadores, con el fin de poder reutilizarlos en posteriores ciclos de síntesis, contribuyendo así a procesos más eficientes y sostenibles. En particular, el capítulo 3 se ha centrado en la obtención de estructuras de tipo pirimidinona a partir de alcoholes, mediante catalizadores basados en Pd soportado en tanto en resinas sulfónicas (Nafion SAC 13) como en heteropoliácidos depositados en ZrO2 (APT-ZrO2). Además, esta estructura se ha funcionalizado mediante una tercera etapa de transesterificación obteniendo, entre otros, un producto con actividad farmacológica como inhibi-dor del transporte de ácidos grasos. En el capítulo 4 se ha llevado a cabo la reacción one-pot oxidación-hidroxialquilación-alquilacion para la obtención de triarilmetanos a partir de alcoholes y de arenos activados mediante un catalizador de paladio soportado sobre un óxido mixto de tungsteno y zirconio (Pd/WOx-ZrO2), prestando especial interés a la influencia de la temperatura de calcinación y el dopaje de tungsteno y paladio en la actividad del catalizador. Además, se ha desarrollado un sistema en lecho fijo estable, capaz de llevar a cabo esta misma reacción durante ciclos de hasta 72 horas y la regeneración in situ del catalizador para usos posteriores. En el capítulo 5, utilizando este mismo catalizador de paladio soportado en el óxido mixto de tungsteno y zirconio (Pd/WOx-ZrO2), se han estudiado las condiciones para la formación de compuestos de 11 y hasta 17 átomos de carbono que podrían utilizarse como aditivos de keroseno (en el caso de los compuestos de 11 átomos de carbono) diesel (en el caso de 17 átomos de carbono) o como mezclas en combustibles líquidos.

En la present tesi doctoral s'ha abordat el desenvolupament de noves rutes de síntesi de molècules plataforma amb interès tant farmacològic com químic utilitzant per a això sistemes catalítics bifuncionals. Aquests sistemes catalítics s'han utilitzat per a completar diferents etapes de reacció dins una mateixa seqüència sintètica o reacció "one-pot", utilitzant per a això centres metàl·lics i àcids sólids d¿alta área superficial en un mateix sistema catalític. També s'ha abordat l'estudi de la recuperació d'aquests catalitzadors, per tal de poder reutilitzar-los en posteriors cicles de síntesi, contribuint així a obtindre processos més eficients i sostenibles. En particular, el capítol 3 s'ha centrat en l'obtenció d'estructures de tipus pirimidinona a partir d'alcohols, mitjançant catalitzadors basats en Pd su-portat tant en resines sulfóniques (Nafion SAC 13) com en heteropoliácids (APT) depositats en ZrO2 (APT-ZrO2). A més, aquesta estructura s'ha derivatit-zat mitjançant una tercera etapa de transesterificació obtenint, entre altres, un producte amb activitat farmacològica com a inhibidor del transport d'àcids grassos. En el capítol 4 s'ha dut a terme la reacció one-pot d¿oxidació-hidroxialquilació-alquilació per a l'obtenció de triarilmetans a partir d'alcohols i d'arens activats mitjançant un catalitzador de pal·ladi soportat sobre un òxid mixt de tungstè i zirconi (Pd/WOx-ZrO2), prestant especial atenció a la influència de la temperatura de calcinació i el dopatge de W i Pd en l'activitat del catalitzador. A més, s'ha desenvolupat un sistema en llit fix estable, capaç de dur a terme aquesta mateixa reacció durant cicles de fins a 72 hores i la regeneració in situ del catalitzador per a usos posteriors. En el capítol 5, utilitzant aquest mateix catalitzador de pal·ladi suportat en l'òxid mixt de tungstè i zirconi (Pd/WOx-ZrO2), s'han estudiat les condicions per a la formació de compostos de 11 i fins a 17 àtoms de carboni que podrien utilizar-se com a additius de querosè (en el cas dels compostos d'11 àtoms de carboni) dièsel (en el cas de 17 àtoms de carboni) o com a precursors de combustibles líquids.