23/11/2020 Design de um sistema catalítico para fluoração de haletos e mesilatos de alquila, usando KF como reagente. O sistema consiste de uma combinação de éter coroa com diol volumoso, produzindo um efeito sinérgico. Calculos foram usados para projetar o sistema catalítico, seguido de estudos experimentais, que confirmaram a catálise.

A metodologia está totalmete desenvolvida e pronta para uso (patente depositada).

 

Artigo completo em:

Silva, S. L.; Valle, M. S.; Pliego, J. R., Nucleophilic fluorination with KF catalyzed by 18-crown-6 and bulky diols: A theoretical and experimental study. J. Org. Chem. 2020.

 

11/09/2020 Design de um novo catalisador de transferência de fase para fluoração com KF, basedo num macrocíclico do tipo tioureia-eter-coroa. Segundo os cálculos, o catalisador é capaz de estabilizar o estado de transição SN2 e de superar o [2.2.2]-criptante em efeito catalítico. (patente depositada)

Artigo completo em:

Dalessandro, E. V.; Pliego, J. R., Theoretical design of new macrocycles for nucleophilic fluorination with KF: Thiourea-crown-ether is predicted to overcome [2.2.2]-cryptand. Mol. Syst. Des. Eng. 2020, 5, 1513-1523.

 

 

2019 Um Review sobre modelos híbridos discreto-continuo de solvatação, publicado no Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science.

Nosso grupo tem feito contribuições fundamentais na teoria e aplicação de modelos híbridos de solvatação.

Para o artigo completo, ver:

Pliego Jr, J. R.; Riveros, J. M., Hybrid Discrete-Continuum Solvation Methods. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci. 2019, e1440.

 

 

 

23/09/2015 Escala de solvatação de íons em diferentes solventes excluindo o potencial eletrostático líquido.

Uma nova escala de solvatação de íons, baseada na teoria quase-química de solvatação (Cluster-continuum) é reportada. A escala exclui o potencial eletrostático líquido dentro da cavidade do íons, sendo portanto uma medida mais realista da interação soluto-solvente. A escala deve ser de valor na calibração de modelos que não possuem este potencial líquido, como os modelos contínuos e híbridos discreto-contínuo.

 

Para o artigo completo, ver:

Carvalho, N. F.; Pliego, J. R., Cluster-continuum quasichemical theory calculation of the lithium ion solvation in water, acetonitrile and dimethyl sulfoxide: an absolute single-ion solvation free energy scale. Physical Chemistry Chemical Physics 2015.

 

 

11/05/2015  Hidroxilamina: Elucidando a origem de sua alta reatividade nucleofílica

A hidroxilamina (NH2OH) é muito mais reativa do que alcoois e aminas frente a ésteres carboxílicos. Estudos recentes tem sugerido que esta alta reatividade é devido ao fato da mesma poder existir na forma zwiterionica (NH3O), sendo apenas 3,5 kcal/mol menos estável do que a forma normal. Neste trabalho, nosso grupo elucida o mecanismo de reação bimolecular da hidroxilamina com ésteres carboxílicos, mostrando que a forma dipolar é de fato responsável pela alta reatividade desta molécula. Entretanto, não apenas a concentração de carga da forma dipolar determina a reatividade. A formação de ligação de hidrogênio da parte -NH3+ com o grupo de saída, com transferência simultânea de próton, é também importante para resultar em uma baixa barreira de ativação. Nossos cálculos de alto nível (MP4 para energia e SM8 para solvatação) resultaram em barreiras de energia livre de ativação em excelente concordância com medidas experimentais. O mecanismo da reação está apresentado abaixo (clique na figura para ver o vídeo):

Para o artigo completo, ver:

Silva, C. M.; Dias, I. C.; Pliego, J., The Role of Ammonia Oxide in the Reaction of Hydroxylamine with Carboxylic Esters. Org. Biomol. Chem. 2015

 

 

03/05/2013   Reação clássica sem estado de transição

Uma das reações mais comuns em química orgânica envolve o grupo éster carboxílico. Em especial, a hidrólise neutra, ou seja, reação do éster com água, chama atenção pelo fato de a estabilidade do grupo éster em água ser de grande relevância bioquímica. Por exemplo, nosso corpo estoca energia na forma de triacilglicerídeos, que são grupamentos ésteres. Se a hidrólise fosse rápida, não teríamos como estocar energia na forma de gorduras no corpo.

Muitos estudos teóricos recentes sobre hidrólise neutra de ésteres considera que a reação ocorre através de estados de transição cíclicos, em que a água atua como um catalisador bifuncional, como mostrado abaixo:

 

 Entretanto, as barreiras de energia livre para estes mecanismos é muita alta e não explica a cinética experimental. Inspirados por um primeiro resultado de Gunaydin e Houk, pesquisadores do LQTC / UFSJ mostraram, em um artigo recente publicado no Journal of Physical Chemistry B, que a hidrólise neutra de ésteres simples e ativados ocorre por mecanismos de autoionização ácida ou básica da água como uma primeira etapa, sem estado de transição. Eles encontraram uma barreira assintótica para o processo e foram capazes de explicar quantitativamente as observações experimentais. A figura abaixo mostra um dos mecanismos:

Para o artigo completo, ver:

da Silva, P. L.; Guimaraes, L.; Pliego, J. R., Revisiting the Mechanism of Neutral Hydrolysis of Esters: Water Autoionization Mechanisms with Acid or Base Initiation Pathways. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 6487.

 

 

27/02/2013   Mistérios da Cinchona Revelados

 

Moléculas quirais são de grande importância em Química Medicinal, uma vez que muitos fármacos tem quiralidade. A forma mais elegante de produzir moléculas quirais é através da catálise assimétrica. Em 1984, um grupo da Merck descobriu que o íon cinchoninium era capaz de promover alquilação enantiosseletiva da indanona, com alto excesso enantiomérico. Tal resultado foi uma marco em organocatálise assimétrica. Entretanto, detalhes moleculares do mecanismo de indução de assimetria não eram conhecidos, apenas haviam algumas propostas para racionalizar as observações. 

Em um artigo publicado no ACS Catalysis, pesquisadores do LQTC / UFSJ decifraram como o íon cinchoninium funciona como um catalisador quiral. Os resultados são surpreendentes pelo fato do mecanismo ser totalmente diferente do que se imaginava, e cria um novo paradigma neste área da catálise. O estado de transição está apresentado abaixo:

 

 

Para o artigo completo, ver:

de Freitas Martins, E.; Pliego, J. R., Unraveling the Mechanism of the Cinchoninium Ion Asymmetric Phase-Transfer-Catalyzed Alkylation Reaction. ACS Catalysis 2013, 3, 613.


Última atualização: 26/11/2020