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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN Síntesis y caracterización de nuevos ortopaladaciclos de ligantes tridentados [C,N,N] derivados de heterohidrazonas T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: LICENCIADO EN QUÍMICA INDUSTRIAL P R E S E N T A MIGUEL ÀNGEL ORTIZ MANDUJANO ASESOR: DR. FERNANDO ORTEGA JIMÉNEZ CUAUTITLAN IZCALLI, ESTADO DE MEXICO 2015 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ii ft FACULTAD DE ESTUDIOS SUPEJUORES COAUTITLÁN U· ~ . UNIDAD DE ADMINISTRACIÓN ESCOLAR .''''' . . .. .. ~_ DEPARTAMENTO DE EXÁMEN1!:S PROFE~IONALES , . . --{ u. .~ .. :.._. ¡.{ )<IIVEl\'iDAD }iAqol'iAL J..v.:uLTAO OH ESrUGiOS Avl'oPMA DE ASUNTí'Y?'V~T(}Ij\'PR0BATORÍO MEXIt;O i.' -.:rf."";'i"!~~ , , ( tf.!) ... ..:; . ~ ~ . M. en C. JORGE ALFREDO CUELLAR ORDAZ ¡ ~.,,, .• i~ ;" ' DIRECTOR DE LA FES CUAUTITLAN ! ¡f'~""" ' 'i', W"~~ , !. ;:q .... i)If/tlI1 ! PRESENTE ¡ W~<1f':'~ ¡ ATN: M. EN A. ISMAÉL HERNI!\Íifl'lllZ MAURICIO Jefe del Departament~ <\.1¡~lÍmmtt ~rofesio~ales m"";''Si d.''J~t;!!{:uaulltlán. Con base en el Reglamento General de Exámenes, y la Dirección de la Facultad, nos permitimos comunicar a usted que revisamos el: Trabajo de Tesis Síntesis y caracterización de nuevos ortopaladaciclos de ligantes tridentados [C,N,NI derivados de heterohidrazonas, Que presenta el pasante: Miguel Angel Ortíz Mandujano Con número de cuenta: 305209025 para obtener el Título de la carrera: Licenciatura de Química Industria! Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el EXAMEN PROFESIONAL correspondiente, otorgamos nuestro VOTO APROBATORIO, ATENTAMENTE "POR MI RAZA HABLARÁ EL ESpjRITU" Cuautitlán Izcallí, Méx, a 07 de Mayo de 2015, PROFESORES QUE INTEGRAN EL JURADO NOMBRE PRESIDENTE Dr, José Guillermo Penieres Canillo VOCAL Dca. María Guillermina Rivera Martínez SECRETARIO Dr . Fernando Ortega Jiménez ler. SUPLENTE Q. Lidia Elena Ballesteros Hernández 2do. SUPLENTE M, en C, Gabriel Israel Nava Nabté NOTA: los sinodales suplentes están obligados a presentarse el día y hora del Examen Profesional (art. 127). IHM/mmgm· Dedicatorias iii Dedicatorias A mis padres: Juan y María de Lourdes por todo el apoyo que siempre me brindaron, por todo lo que me enseñaron y por el gran esfuerzo que realizaron para que pudiera alcanzar la meta de obtener un título universitario. A ti mamá por ser la inspiración más grande y un gran ejemplo. A ti papá por ser un amigo que siempre me dio su confianza, tiempo y paciencia. A Karina Clavijo Sánchez por ser una de las personas más importantes en mi vida, gracias por apoyarme en todos los momentos, buenos y malos, y por el tiempo que dedicaste a ayudarme. Agradecimientos i Agradecimientos Al Dr. Fernando Ortega Jiménez, mi asesor, por darme la oportunidad de realizar este trabajo de tesis, por el tiempo, paciencia y conocimiento que dedico a mi trabajo. Por ser la gran persona que es. Al Dr. Guillermo Penieres Carrillo por su gran ayuda y aportaciones en la realización de este trabajo. A todos mis sinodales por las aportaciones y comentarios que enriquecieron este trabajo. A los proyectos CONACYT 153059, DGAPA IA201112 y PIAPIC14 por el apoyo económico para la realización de este trabajo. A Alberto Reyes Deloso por su gran amistad y también por la gran ayuda en la realización de este trabajo. A todos mis amigos de la facultad por compartir tantas experiencias. A todas las personas que de alguna manera me ayudaron a culminar con este trabajo. ii El presente trabajo se llevó a cabo en el laboratorio L-121 en el área de Investigación de Química Orgánica en la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán-UNAM, bajo la dirección del Dr. Fernando Ortega Jiménez. Contenido iii Contenido Abreviaturas y acrónimos ................................................................................... 1 Lista de compuestos sintetizados ...................................................................... 2 1. Introducción ................................................................................................... 4 2. Hipótesis ........................................................................................................ 6 3. Objetivos ........................................................................................................ 7 3.1. Objetivo General ..................................................................................... 7 3.2. Objetivos particulares............................................................................. 7 4. Generalidades ................................................................................................ 8 4.1. Hidrazonas ............................................................................................... 8 4.1.1 Métodos de preparación ...................................................................... 9 4.1.1.1 A partir de aldehídos y cetonas ........................................................... 9 4.1.1.2 Acoplamiento de sales de diazonio con compuestos de metileno activo ................................................................................................. 9 4.1.1.3 Reacción de Japp-Klingemann ...................................................... 10 4.1.1.4 Otros métodos ................................................................................ 11 4.1.2 Aplicaciones ....................................................................................... 12 4.2 Química Organometálica ...................................................................... 13 4.2.1 Los ligantes ........................................................................................ 14 4.2.2 Regla de los 18 electrones ................................................................ 15 4.3 Complejos ciclopaladados ................................................................... 18 4.3.1 Clasificación ....................................................................................... 19 4.3.2 Métodos de obtención ....................................................................... 22 4.3.2.1 Activación del enlace C-H .............................................................. 22 4.3.2.2 Adición Oxidativa ........................................................................... 23 4.3.2.3 Transmetalación ............................................................................. 25 5 Desarrollo experimental .............................................................................. 27 5.1 Material y equipo ................................................................................... 27 5.2 Metodología experimental .................................................................... 28 5.2.1 Preparación de los compuestos 1a y 1b .......................................... 28 5.2.2 Purificación de los compuestos 1a y 1b .......................................... 28 5.2.3 Preparación de los compuesto 2a y 2b ............................................ 31 5.2.4 Purificación de los compuestos2a y 2b .......................................... 31 6 Resultados y discusión ............................................................................... 34 6.1 Síntesis de los ligantes tridentados .................................................... 34 Contenido iv 6.1.1 Caracterización del compuesto 1a ................................................... 35 6.1.2 Caracterización del compuesto 1b ................................................... 38 6.2 Síntesis de los ortopaladaciclos .......................................................... 42 6.2.1 Caracterización del compuesto 2a ................................................... 43 6.2.2 Caracterización del compuesto 2b. .................................................. 47 7. Conclusiones ............................................................................................... 52 8. Perspectivas ................................................................................................ 53 9. Referencias ............................................................................................... 54 Abreviaturas 1 Abreviaturas y acrónimos * AcO Acetato * PSSA Ácido sulfónico de poliestireno * MW Microondas (por sus siglas en ingles) * Tol Grupo Tolilo * COD Ciclooctadieno * DART Análisis Directo en Tiempo Real * CDCl3 Cloroformo deuterado * DMSO Sulfóxido de dimetilo * EM Espectrometría de Masas *AcOEt Acetato de etilo * FAB Bombardeo de Átomos Rápidos * IR Infrarrojo * m/z Relación Masa Carga * RMN Resonancia Magnética Nuclear Lista de compuestos 2 Lista de compuestos sintetizados 2-(1-(2-Metil-2-fenilhidrazono)etil)-4-metiltiazol Compuesto 1a. 2-(1-(2,2-Difenilhidrazono)etil)-4-metiltiazol Compuesto 1b. Lista de compuestos 3 5-Cloro-3,10,12-trimetiltiazolo[3´2’:3,4][1,3,2]-diazapaladolo[1,2-b][1,2,3]-benzodiazapaladol Compuesto 2a. 5-Cloro-3,12-dimetil-10-feniltiazolo[3´2’:3,4][1,3,2]-diazapaladolo[1,2-b][1,2,3]- benzodiazapaladol Compuesto 2b. Introducción 4 1. Introducción La complejidad y las aplicaciones de las moléculas polifuncionalizadas y nuevos materiales han estimulado la investigación en todas la áreas de la química, con el fin de acortar rutas sintéticas, tiempos de reacción, aumentar rendimientos y selectividad al introducir los grupos funcionales deseados. En este contexto, la química organometálica es una de las áreas más importantes e interesantes de la química contemporánea, al incluir en su ámbito de estudio a todos los compuestos en los que un metal se une a una especie orgánica a través de un átomo de carbono. La química organometálica es una rama muy amplia y necesariamente interdisciplinaria. De entre la gran variedad de compuestos organometálicos que existen, hay un gran interés sobre un grupo de compuestos denominados complejos ciclopaladados o paladaciclos; este tipo de complejos constituyen indudablemente uno de los grupos de mayor importancia en la química organometálica y su enorme desarrollo surgió a mediados del siglo pasado tanto en el ámbito académico como industrial.1 Un compuesto ciclopaladado es aquel complejo de paladio que contiene al menos un enlace metal-carbono estabilizado intramolecularmente por uno o más átomos neutros donadores de electrones. Este tipo de complejos se generan cuando un ligante reacciona con una fuente de paladio y experimenta una paladación intermolecular propiciando la formación de un enlace σ-Pd-C y un anillo comúnmente de cinco miembros La química de los paladaciclos es de suma importancia debido a que son compuestos relativamente fáciles de sintetizar, en los que se puede modular tanto propiedades estéricas como electrónicas simplemente cambiando el tamaño del paladaciclo, la naturaleza del carbono paladado, el tipo de grupo donador o bien el sustituyente en la parte orgánica. Estos factores determinan la formación del complejo, la flexibilidad del enlace ligante-paladio y su consecuencia sobre la estructura del complejo, confiriéndole un potencial interesante de aplicaciones a Introducción 5 este tipo de complejos, particularmente en síntesis orgánica, 2 y en catálisis química.3 Los paladaciclos pueden encontrarse conteniendo una gran variedad de grupos funcionales y estructuras diversa tales como: azobencenos, 4 aminas, 5 iminas, 6 piridinas,7 tiocetonas,8 amidas,9,10 amidinas,11 tioéter,12 entre otros. No obstante, el uso de heterohidrazonas como ligantes en la obtención de sistemas ciclopaladados ha sido poco explorada y existen poco ejemplos en la literatura, este hecho hace que la síntesis de paladaciclos a partir de heterohidrazonas se vuelva de suma importancia, ya que con esto se podrá tener acceso a sistemas organometálicos de gran interés. Con base a lo anterior, en este trabajo de tesis se presentan los resultados alcanzados sobre la síntesis y la caracterización de complejos ciclopaladados derivados de heterohidrazonas, a través de la reacción de paladación entre hidrazonas derivadas del 2-acetil-4-metiltiazol y cloruro de paladio, lo que dio acceso a la obtención de nuevos sistemas potencialmente interesantes desde el punto de vista estructural, sintético y/o catalítico. Hipótesis 6 2. Hipótesis Es posible que heterohidrazonas puedan actuar como ligantes tridentados [C,N,N] y experimentar una reacción de paladación intermolecular en presencia de PdCl2, lo que conducirá a la formación de nuevos complejos ortopaladaciclos. Objetivos 7 3. Objetivos 3.1. Objetivo General Llevar a cabo la síntesis de ligantes tridentados [C,N,N] derivados de heterohidrazonas, así como realizar la reacción de paladación entre estos ligantes y una fuente de paladio, con la finalidad de obtener nuevos complejos ortopaladados. 3.2. Objetivos particulares Realizar la síntesis de N,N-difenilhidrazona y la N-fenil-N-metilhidrazona del 2-acetil-4-metiltiazol, empleando una reacción de adición-eliminación entre la arilhidrazina correspondiente y el 2-acetil-4-metiltiazol para obtener ligantes tridentados [C,N,N]. Llevar a cabo la reacción de paladación entre los ligantes tridentados [C,N,N] y cloruro de paladio, empleando metanol como disolvente a temperatura ambiente con la finalidad de obtener 2 nuevos ortopaladaciclos. Caracterizar los compuestos obtenidos, utilizando técnicas espectroscópicas de Resonancia Magnética Nuclear 1H y 13C, Espectrometría de Masas y Espectroscopia de infrarrojo. Generalidades 8 4. Generalidades 4.1. Hidrazonas Las hidrazonas y sus derivados constituyen una clase versátil de compuestos en química orgánica. Estos compuestos se originan de la condensación de hidrazinas y compuestos carbonílicos (aldehídos y cetonas). 13 Las hidrazonas suelen ser sólidas, de modo que una reacción que se lleva acabo con una hidrazina sirve para convertir un compuesto carbonílico líquido en un derivado sólido cuya caracterización es más fácil.14 Las hidrazonas tienen conectados dos átomos de nitrógeno con diferente hibridación y un doble enlace C-N que se conjuga con un par de electrones del átomo de nitrógeno terminal. Estos fragmentos estructurales son responsables principalmente de las propiedades físicas y químicas de las hidrazonas (Figura 1). Ambos átomos de nitrógeno de la hidrazona son nucleofílicos, aunque el nitrógeno de tipo amino es más reactivo. El átomo de carbono de la hidrazona tiene un carácter tanto electrofílico como nucleofílico.15 Figura 1. Debido a la capacidad de reaccionar con reactivos electrofílicos y nucleofílicos, las hidrazonas son ampliamente utilizadas en la síntesis orgánica, especialmente para la preparación de compuestos heterocíclicos.16 Generalidades 9 4.1.1 Métodosde preparación 4.1.1.1 A partir de aldehídos y cetonas El método más general y antiguo para la síntesis de hidrazonas es la reacción de hidrazinas con compuestos carbonílicos y partir de aldehídos o cetonas la reacción generalmente es sencilla. Con muchos aldehídos, se requiere únicamente agitación a temperatura ambiente y la presencia de un agente desecante. Sin embargo, con las cetonas la reacción requiere en algunos casos de un calentamiento o bien de una catálisis ácida. La formación de dimetilhidrazonas (a) y fenilhidrazonas (b) son un ejemplo típico de lo antes mencionado (Esquema 1). Esquema 1 4.1.1.2 Acoplamiento de sales de diazonio con compuestos de metileno activo El acoplamiento de las sales de diazonio con compuestos de metilenos activados es uno de los métodos más antiguos para la síntesis de arilhidrazonas. En una típica reacción entre un compuesto que contiene dos grupos aceptores de electrones con cloruro de arildiazonio, se considera la formación de un intermediario azo inestable que tautomeriza espontáneamente en la hidrazona (Reacción 1). La reacción se realiza generalmente en una solución acuosa fría con un buffer de acetato de sodio, Generalidades 10 pero el pH del medio puede bajar para compuestos de metileno fuertemente activados. Reacción 1 4.1.1.3 Reacción de Japp-Klingemann La reacción de Japp-Klingemann es una reacción que se utiliza para sintetizar hidrazonas, a partir de β-cetoácidos (o β-cetoésteres) y sales de diazonio aromáticas (Esquema 2).17 La reacción debe su nombre a los químicos Francis Robert Japp y Felix Klingemann. Esquema 2 La reacción Japp-Klingemann es un proceso por el cual se obtienen compuestos fenilazóicos, la cual consta de dos etapas: el acoplamiento de los compuestos de metileno activo y la sal de diazonio, seguido por una descarboxilación final o la pérdida de un grupo atractor. El Esquema 3 ilustra el ejemplo cuando se utiliza un -cetoéster.18 http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.mx&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrazone&usg=ALkJrhjqHE1tDCzS1A2mqmVCWEEihp8nIg http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.mx&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_Robert_Japp&usg=ALkJrhjJcmxmwvYyUXLCDFHMYvANt8FNKA http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.mx&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_Robert_Japp&usg=ALkJrhjJcmxmwvYyUXLCDFHMYvANt8FNKA http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.mx&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/w/index.php%3Ftitle%3DFelix_Klingemann%26action%3Dedit%26redlink%3D1&usg=ALkJrhgtn4QoMMKs3cvNUMy8OeZ_adiUSQ Generalidades 11 Esquema 3 Los productos hidrazona de la reacción de Japp-Klingemann son los más utilizados como intermedios en la síntesis de moléculas orgánicas más complejas. Por ejemplo, una fenilhidrazona puede ser calentada en presencia de un ácido fuerte para producir un indol a través de la síntesis de Fischer.19 (Reacción 2) Reacción 2 4.1.1.4 Otros métodos La síntesis de hidrazonas se ha convertido en un tema importante dentro de la química orgánica, es por esto que no ha quedado exenta de innovaciones en los métodos de preparación. Lima y colaboradores20 descubrieron un procedimiento acelerado por ultrasonido para la síntesis de arilhidrazonas a partir de aldehídos o cetonas aromáticas e hidrazidas en medio acuoso (bajo condiciones ácidas) a temperatura ambiente (Reacción 3). Este método proporciona los productos rápidamente con rendimientos de buenos a excelentes. http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=es&prev=search&rurl=translate.google.com.mx&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Indole&usg=ALkJrhjJf7VaSAkkMbyTtlBDVKWsFco4GA Generalidades 12 Reacción 3 Por otro lado, Polshettiwar y Varma demostraron un método general y eficiente utilizando microondas como fuente de energía para la síntesis de hidrazonas a partir de compuestos carbonílicos cíclicos, bicíclicos y heterocíclicos, usando como catalizador ácido poliestirensulfónico en medio acuoso (Reacción 4).21 Reacción 4 4.1.2 Aplicaciones Las hidrazonas y sus derivados constituyen una clase importante de compuestos en química orgánica. Estos compuestos son de suma importancia para el diseño de fármacos, organocatálisis, síntesis de complejos heterocíclicos y como posibles ligantes para complejos metálicos.15,20 Las hidrazonas tienen propiedades biológicas y aplicaciones medicinales interesantes como antiinflamatorios, analgésicos, anticonvulsivos, antisépticos, antitumorales, anti VIH, antimicrobianos, droga antimalaria, antivirales, antitubercular, antioxidantes y anticancerígenos22 (Figura 2). Generalidades 13 Figura 2. La hidrazonas son empleadas en la química de coordinación y química organometálica gracias a que son ligantes muy versátiles y de acuerdo a la forma de unirse al metal, pueden formar parte en ligantes bidentados (Esquema 4a)23 y/o tridentados (Esquema 4b).24 Esquema 4 4.2 Química Organometálica La química organometálica se define como la química de los compuestos que presentan enlaces covalentes metal-carbono. Una de las áreas que estudia son las transformaciones de compuestos orgánicos con ayuda de los metales de transición, Generalidades 14 e incluso con los lantánidos y actínidos.25 Numerosas síntesis industriales están basadas en reacciones organométalicas y han proporcionado métodos de síntesis muy efectivos en el campo de la química orgánica. En el campo de la bioquímica se ha establecido una importante relación con la química organométalica a partir del descubrimiento de algunas metaloenzimas.26 Los compuestos organometálicos pueden ser convenientemente clasificados por el tipo de enlace metal-carbono que contienen. El carbono es un elemento lo suficientemente electronegativo como para formar enlaces iónicos con los elementos menos electronegativos.27 4.2.1 Los ligantes Es adecuado clasificar a los ligantes siguiendo el modelo que los considera a todos como neutros, ya que es un método simple y generalmente próximo a la realidad. Dicho lo anterior, se considera que existen dos tipos de ligantes: aquellos que ceden uno o varios pares de electrones al metal (ligantes pares) como L ó Ln (n= número de pares de e- cedidos al metal), y aquellos que ceden un electrón o un número impar de electrones al metal (ligantes radicales), indicados como X (un electrón) ó LnX (número impar de electrones). Un ligante L ó Ln forma un enlace dador-aceptor con el metal, ya que no toma ningún electrón del metal, mientras que un ligante X ó LnX comparte el enlace con el metal como ocurre en un enlace covalente en química orgánica.25 La Tabla 1 muestra el número de electrones que aportan normalmente los ligantes más comunes. Generalidades 15 Tabla 1. Tipos de ligantes Ligantes Tipo Número de e- cedidos al metal H, CH3, Ph X 1 C2H4, CO, PPh3, O2, N2 L 2 𝝅-alilo, 𝝅-enilo, dtc LX 3 diolefina, difosfina, diamina L2 4 Cp, dienilo L2X 5 porfirinato L2X2 6 areno, triolefina L3 6 cicloheptatrieno L3X 7 ciclooctatetraeno L4 8 Es importante tener en cuenta que la descripción anterior sobre el comportamiento de coordinación de los ligantes es la más común, pero pueden tener modos de coordinación variables, es por esto que no hay que extrañarse de la multiplicidad del número de posibilidades de enlace de los ligantes. 4.2.2 Regla de los 18 electrones La regla de los 18 electrones es esencialmente una tendencia sobre la "estabilidad cinética” de complejos.27 Esta regla se cumple para muchos complejos de metales de transición, se necesitan 18 electronespara llenar los nueve orbitales (un orbital Generalidades 16 s, tres p y cinco d) de los cuales algunos los aportará el metal y el resto los ligantes para llegar a una configuración análoga a la que presentan los gases nobles. 25 Es importante mencionar que existen dos modelos para contar electrones: el iónico y el covalente, los cuales conducen exactamente al mismo resultado; sólo se diferencian en que el modelo iónico considera las cargas de las especies químicas y modelo covalente no. Estas formas de asignar electrones al ligante o al metal son simples modelos, puesto que todos los enlaces entre elementos diferentes tienen un cierto carácter iónico y covalente, cada uno de los modelos representa solo una parte de la realidad. El modelo covalente es quizá el más apropiado para la mayoría de los complejos en bajo estado de oxidación, por otra parte el modelo iónico es más apropiado para complejos en alto estado de oxidación con ligantes cuyos átomos dadores sean N, O ó Cl. 25 La Tabla 2 muestra ejemplos de la regla de los 18 electrones por el modelo covalente y el iónico. Generalidades 17 Tabla 2. Aplicación de la regla de los 18 electrones Modelo Iónico Complejo Modelo Covalente Mo4+ 4 x H- 4 x PR3 2e 8e 8e 18e MoH4(PR3)4 Mo 4 x H. 4 x PR3 6e 4e 8e 18e Mo 2 x C6H6 6e 12e 18e Mo 2 x C6H6 6e 12e 18e Co3+ 2 x C5H5- 6e 12e 18e Co 2 x C5H5- carga +a 9e 10e -1e 18e Para que la regla de los 18 electrones sea útil, se debe saber predecir en qué casos se cumplirá y en cuáles no, ya que se conocen muchos casos donde el número de electrones en complejos estables no es 18; MeTiCl3 (8e); Me2NbCl3 (10e); CoCp2 (19e); etc. La regla funciona bien para hidruros y carbonilos porque estos ligantes son pequeños y producen poco impedimento estérico, por lo tanto se podrán enlazar como sean necesarios para alcanzar los 18e. Existe un grupo de compuestos que sigue preferentemente una regla de 16e, en lugar de la de 18e (Tabla 3), que a menudo presentan una geometría plano cuadrada. Esto se debe a que uno de los nueve orbitales (pz) es de muy elevada energía y no puede estar ocupado en la geometría plano cuadrada. Esto suele ocurrir para los compuestos de los metales d8 de los grupos 8-11.26,25 Generalidades 18 Tabla 3. Algunos ejemplos de complejos estables a 16 electrones GRUPO 8 9 10 11 Fe(0) Co(I) Ni(II) Cu(III) Ru(0) Rh(I) Pd(II) ----- Os(0) Ir(I) Pt(II) Au(III) 4.3 Complejos ciclopaladados Desde su descubrimiento a mediados del siglo XX, los complejos ciclopaladados han representado un interesante tema de investigación, debido a sus características únicas; estos compuestos han sido fundamentales en el desarrollo de la síntesis orgánica y la catálisis homogénea, particularmente en el caso de reacciones de acoplamiento C-C. Dichos complejos tienen una química muy amplia y pueden ser sintetizados de manera sencilla, su compatibilidad con la mayoría de los grupos funcionales también los diferencía de muchos otros complejos de metales de transición. Es importante resaltar que entre 1965 y 1968 Cope, Siekman y Friedrich llevaron a cabo reacciones similares de azobenceno y N,N-dimetilbencilamina, utilizando PdCl2 ó Li2PdCl4 para dar lugar al primer paladaciclo (Reacción 5).28 Generalidades 19 Reacción 5 Estos complejos también son de suma importancia en otras áreas, ya que son utilizados como base para nuevos materiales avanzados gracias a sus propiedades mesomórficas, foto-refractivas, luminiscencia y actividad catalítica. También presentan aplicaciones biológicas, como su uso para el tratamiento de cáncer.29 En general, un paladaciclo28 puede ser definido como cualquier compuesto de paladio que contiene un enlace paladio-carbono estabilizado intramolecularmente por uno o dos átomos donantes neutros (Y), donde la molécula orgánica actúa como un ligante de carbono aniónico donador de cuatro electrones (Figura 3a) o como un ligante de carbono donador de seis electrones (Figura 3b). Figura 3 4.3.1 Clasificación De acuerdo a la definición antes mencionada, los paladaciclos se puede dividir en dos clases, basadas en el fragmento orgánico: complejos aniónicos donadores de cuatro electrones (CY) y donadores de seis electrones (YCY) (Figuras 3 y 4). a) b) Generalidades 20 Figura 4 Los paladaciclos del tipo CY generalmente existen como dímeros unidos por halógenos o el ión acetato puenteando, como dos isómeros geométricos (Figura 5). Figura 5 Los paladaciclos CY también pueden dividirse en neutros, catiónicos o aniónicos; los neutros puede encontrarse como complejos monoméricos (Figura 6a), diméricos (Figura 6b) o bis-ciclopaladados (Figura 6c), dependiendo de la naturaleza de los otros ligantes X. Figura 6 En la gran mayoría de los complejos ciclopaladados conocidos, el carbono metalado es generalmente sp2, aromático y, con menos frecuencia, un sp3 alifático (Figura 7a) o bencílico (Figura 7b), o un sp2 vinílico (Figura 7c). Figura 7 Generalidades 21 Por otro lado, la posición del enlace C−H en relación con el átomo del donante Y determina el tamaño del paladaciclo y aunque los anillos metalados del tipo CY pueden variar de 3 a 11 miembros, los paladaciclos más comúnes suelen tener anillos de cinco o seis miembros. Los de tres y cuatro miembros son generalmente inestables. Lo anterior también es válido para los paladaciclos YCY o también llamados complejos tipo pinza. El arreglo más común de estas especies es tener dos anillos equivalentes de cinco miembros como se muestra en la figura 8a. Aunque recientemente se han aislado y caracterizado complejos asimétricos con anillos de cinco y seis miembros (Figuras 8b), también complejos con anillos de 6 miembros (Figura 8c). Figura 8 Se pueden encontrar paladaciclos del tipo CY y YCY que contiene un gran número de grupos funcionales, tales como iminas, aminas, oximas, fosfinas y tioéteres. También estructuras como oxazolinas, azobencenos y heterociclos diferentes,4, 12 sin embargo, a pesar de esta rica variedad estructural, los paladaciclos más comunes se derivan de las aminas terciarias y generalmente presentan anillos de cinco o seis miembros. Los paladaciclos derivados de aminas primarias y secundarias son raros. Generalidades 22 4.3.2 Métodos de obtención 4.3.2.1 Activación del enlace C-H La activación del enlace C-H con paladio para dar paladaciclos es una reacción estándar24 de gran relevancia, tanto por razones metodológicas como por las posibles aplicaciones de esta reacción. El conocer profundamente los pasos de la activación del enlace C-H por el metal es de gran ayuda en estas reacciones, permitiendo ajustar la reactividad del centro metálico, ya que la alta reactividad es clave para llevar a cabo reacciones catalíticas tales como la formación de enlaces C-C y reacciones de acoplamiento cruzado. Por lo tanto, es importante la adaptación de la actividad del centro de paladio, tanto en la síntesis de laboratorio, así como en los procesos de producción industrial.29 Una metodología versátil para controlar la actividad del centro metálico y para llevar a cabo la activación del enlace C-H, se basa en la capacidad para unirse por los pares libres de un heteroátomo intramolecular al centro metálico. Esto facilita la metalación y simultáneamente dirige la regioselectividad de esta reacción. Este proceso da lugar a un paladaciclo, siempre y cuando el enlace paladio-heteroátomo sea termodinámicamente estable (Esquema 5). Esquema 5 Las reacciones de ciclopaladación que implican la activación de enlaces C-H aromáticos han sido profundamente estudiadas, las primeras investigaciones han demostradoque las velocidades de reacción están correlacionadas con la capacidad de los sustituyentes en el areno para donar electrones. El mecanismo de reacción formulado para explicar la reacción de ciclopaladación, en muchos casos sigue una ruta muy semejante a una sustitución electrofìlica aromática (Reacción 6). Este mecanismo involucra una coordinación inicial del Generalidades 23 heteroátomo al paladio, seguido de la formación de un complejo 𝜋 , que posteriormente se reorganiza en un intermediario de reacción (complejo 𝜎), para finalmente desprotonarse y dar lugar al producto ciclopaladado. Reacción 6 4.3.2.2 Adición Oxidativa En casos donde el paladaciclo no puede ser sintetizado por activación de enlaces C-H o donde se requiere dirigir la metalación a una posición deseada existen alternativas de síntesis para preparar compuestos determinados. Una de estas alternativas es el método de adición oxidativa que ha sido utilizada para sintetizar complejos ciclopaladados de aminas, heterociclos y bases de Schiff.30 La adición oxidativa de una molécula X-Y a un centro de metal M se puede considerar, en términos formales, como la inserción de metal en el enlace covalente X-Y (Esquema 6). Esquema 6 Esta reacción implica un proceso de dos electrones, como resultado se forman dos nuevos enlaces; M-X y M-Y, por lo general en posiciones cis. Por lo tanto, el estado de oxidación formal y el número de coordinación incrementan en dos unidades. La química de Pd predomina en los estados de oxidación (0) y (+II) y en menor medida el (+IV), el proceso oxidativo más común implica dos de estos tres estados. Así, la adición oxidativa con precursores de Pd0 dan complejos cuadrados de PdII y además, la adición oxidativa a este último da derivados octaédricos de PdIV (Esquema 7). Generalidades 24 Esquema 7 Las fuentes de Pd0 más habituales son Pd(P3)4, Pd(dba)2 y el Pd2(dba)3 debido a su fácil síntesis y estabilidad térmica. Estas fuentes generan especies diméricas de paladio con halogenuros puente, paladaciclos neutros tipo pinza o monómeros unidos al –P3 dependiendo del agente paladante y del ligante empleados. Los ligantes [C,N] generalmente se comportan como ligantes monoaniónicos, aunque también existen ejemplos en los que el ligantes puede experimentar una desprotonación adicional (Reacción 7).29 Reacción 7 El método de adición oxidativa permite la síntesis de paladaciclos que no sería posible sintetizar a través de la activación del enlace C-H (Esquema 8). Generalidades 25 Esquema 8 El principal inconveniente de la metodología de adición oxidativa es la accesibilidad del material de partida, que en muchos casos se prepara mediante un procedimiento de etapas múltiples.31 4.3.2.3 Transmetalación La reacción de transmetalación es parte fundamental en procesos estequiométricos y catalíticos, como método general y versátil para crear nuevos enlaces carbono- metal. En cuanto a los reactivos y productos, la transmetalación implica la transferencia de un ligante R dado (alquilo, arilo, acilo, etc.) de un metal M a otro metal M' diferente, al mismo tiempo que un ligante X (por lo general un haluro) se transfiere de M' a M (Esquema 9). Esquema 9 Generalidades 26 La reacción en su conjunto es un equilibrio; para obtener un desplazamiento máximo del equilibrio hacia la derecha, M debe tener una electronegatividad inferior a M'. Por lo general, M es un metal alcalino (Li ó Na), un metal alcalinoterreo (Mg), un elemento representativo (B, Si, Sn), o incluso un metal de transición (Zn, Hg, Cu, Au, etc.), mientras que M' es a menudo un metal de transición, en este caso paladio. La formación de una sal muy insoluble del metal M podría ser una estrategia adicional para lograr una buena conversión. En la mayoría de los casos los agentes de transmetalación son reactivos organolitiados u organomercurados. Los complejos de ligantes NCN tipo pinza son ampliamente utilizados como catalizadores y el número de rutas sintéticas desarrollados para prepararlos, está directamente relacionado con el potencial de sus aplicaciones. El método original para la preparación de estos compuestos es la transmetalación (Esquema 10). Esquema 10 En la mayoría de los casos, la transmetalación de Hg a Pd procede bajo condiciones muy suaves, lo que permite la síntesis de complejos que no se pueden obtener por otras vías (activación de enlaces C-H o adición oxidativa). Este es el caso del complejo que se muestran en el Reacción 8, que fue desarrollado por Pfeffer.28 Reacción 8 Desarrollo experimental 27 5 Desarrollo experimental 5.1 Material y equipo Los reactivos empleados: 2-acetil-4-metiltiazol (97%), N,N-difenilhidrazina (97%), N- fenil-N-metilhidrazina (98%) cloruro de paladio (97%) se obtuvieron de Sigma- Aldrich y se emplearon sin algún tipo de tratamiento previo. Los diferentes disolventes utilizados, metanol y etanol fueron marca Sigma-Aldrich y se emplearon sin algún tratamiento previo, mientras que el hexano, diclorometano y acetato de etilo se obtuvieron de Reactivos y Productos Químicos Finos, S.A de C.V (REPROQUIFIM) y fueron destilados previamente de su uso. El monitoreo de las reacciones se realizó mediante CCF (Cromatografía en Capa Fina) utilizando cromatofolios de 0.25 mm marca Macherey-Nagel, empleando luz ultravioleta (hv) como revelador. La purificación de los productos obtenidos se realizó por medio de cromatografía en columna empleando como fase estacionaría gel de sílice (malla 70-230) y diferentes gradientes hexano/AcOEt y/o hexano/diclorometano como fase móvil. La cuantificación de los rendimientos se realizó a partir de la medición de las masas de los productos obtenidos (peso seco) después de la purificación, utilizando una balanza analítica digital Sartorius modelo M-Power. Para la determinación de los puntos de fusión se empleó un aparato Mel-Temp II marca Electrohermal y no están corregidos. La espectrofotometría de Infrarrojo (IR) fue efectuada en un espectrofotómetro BRUKER TENSOR 27, usando la técnica de pastilla con bromuro de potasio (KBr) La Espectrometría de Masas (EM) se efectuó en un espectrómetro JEOLJ MS- AX505, utilizando las técnicas de análisis directo en tiempo real (DART) y FAB+ (bombardeo de átomos rápidos, por sus siglas en inglés). Desarrollo experimental 28 Los espectros de Resonancia Magnética Nuclear de 1H (300 MHz) y 13C (75 MHz) se realizaron en un espectrómetro VARIAN +300 MHz, utilizando como disolventes cloroformo, sulfóxido de dimetilo deuterados y tetrametilsilano (TMS) como referencia interna. 5.2 Metodología experimental 5.2.1 Preparación de los compuestos 1a y 1b En un matraz de bola de 50 mL se agrega 0.2000 g (0.00137 mol) de 2-acetil-4- metiltiazol y 0.2940 g (0.00137 mol) de N,N-difenilhidrazina ó 0.1667 g (0.00137 mol) de N-fenil-N-metilhidrazina en 10 mL de metanol. La mezcla de reacción se deja en agitación a temperatura ambiente y es monitoreada por CCF. Después de 24 h de reacción se elimina el disolvente (metanol) en el rotavapor, al remanente del matraz se le adiciona 10 mL de agua y se realiza una extracción líquido-líquido utilizando diclorometano como fase orgánica, se realizan 3 extracciones con 10 mL. Se elimina el exceso de agua de la fase orgánica extraída con sulfato de sodio anhidro y finalmente se elimina el diclorometano en el rotavapor. 5.2.2 Purificación de los compuestos 1a y 1b La purificación de las hidrazonas 1a y 1b se realiza con una cromatografía en columna utilizando sílica gel como fase estacionaria y un gradiente de hexano/AcOEt (99:1) como fase móvil. A la fracción purificada se le elimina el disolvente mediante en el rotavapor. Después de la purificación se realiza la respectiva caracterización espectroscópica (RMN de 1H y 13C, IR y EM). Desarrolloexperimental 29 Compuesto 1a. 2-(1-(2-Metil-2-fenilhidrazono)etil)-4-metil-tiazol Propiedad física: Sólido cristalino color amarillo Punto de fusión: 70°C. Formula molecular: C13H15N3S Rendimiento: 35% IR: (pastilla) ν (cm-1): 3096 (vs, H-Csp2), 2924, 2866 (vs, H-Csp3), 1725 (vs, C=N), 1595-1565 (v, C =C, Ar); 748-687(𝛿fp, C –H, Ar). EM-DART: m/z: 246 [M++1]. RMN de 1H: (300 MHz, CDCl3) δ: 2.44 (s, 3H, H-a), 2.49 (s, 3H, H-f), 3.32 (s, 3H, H- g), 6.85 (s, 1H, H-c), 6.95 (t, 1H, H-k), 7.05 (d, 2H, H-i), 7.30(t, 2H, H-j). RMN de 13C: (75 MHz, CDCl3) δ: 16.7(C-a), 17.22(C-f), 43.36(C-g), 115.45(C-c), 116.06(C-i), 120.98(C-k), 128.90(C-j), 150.4 (C-h), 152.9 (C-b), 155.2 (C-e), 168.2 (C-d). Desarrollo experimental 30 Compuesto 1b. 2-(1-(2,2-Difenilhidrazono)etil)-4-metiltiazol Propiedad física: Sólido cristalino color amarillo Punto de fusión: 64°C. Formula molecular: C18H17N3S Rendimiento: 70% IR: (pastilla) ν (cm-1): 3034, 3062(v, H-Csp2), 2917, 2850 (vs, H-Csp3), 1582(vs, C=N), 1521-1486(v, C =C, Ar), 749-649(𝛿fp, C –H, Ar). EM-DART: m/z: 308 [M+] + 1 RMN de 1H: (300 MHz, CDCl3) δ: 2.03 (s, 3H, H-a), 2.49 (s, 3H, H-f), 6.87 (s, 1H, H- c), 7.11-7.16 (m, 6H, H-h, H-j), 7.34 (t, 4H, H-i) RMN de 13C: (75 MHz, CDCl3) δ: 14.0 (C-a), 17.1 (C-f), 115.4 (C-c), 122.0 (C-h), 124.0 (C-j), 128.7 (C-g), 128.7 (C-b), 129.2 (C-i), 130.8 (C-d), 147.2 (C-e). Desarrollo experimental 31 5.2.3 Preparación de los compuesto 2a y 2b En un matraz de bola de 50 mL se agrega 100 mg (3X10-4 mmol) del ligante 1a o 70 mg (3X10-4 mmol) del ligante 1b y se adicionan 5 mL de metanol, después de haber disuelto por completo el ligante se agrega 0.0517g (3X 10-4 mmol) de PdCl2. La reacción se deja en agitación a temperatura ambiente durante 72 h. Una vez concluido el tiempo de reacción se procede a la eliminación del disolvente (metanol) con ayuda del rotavapor. 5.2.4 Purificación de los compuestos 2a y 2b Para la purificación de los complejos 2a y 2b se realiza una cromatografía en columna utilizando sílica gel como fase estacionaria y un gradiente de hexano/AcOEt (6:4) como fase móvil para eliminar impurezas, posteriormente se utiliza diclorometano para obtener el complejo ortopaladado correspondiente de manera pura. Después de la purificación se realiza la respectiva caracterización espectroscópica (RMN de 1H y 13C, IR y EM). Desarrollo experimental 32 Compuesto 2a. 5-Cloro-3,10,12-trimetiltiazolo[3’2’:3,4][1,3,2]-diazapaladolo[1,2-b][1,2,3]- benzodiazapaladol Propiedad física: Sólido cristalino color rojo Punto de fusión: 247°C descomposición. Formula molecular: C13H14N3SPdCl Rendimiento: 62% IR: (pastilla) ν (cm-1): 3055 (V, H-Csp2), 2922, 2853 (Vs, H-Csp3), 1590 (Vs, C=N), 1532 -1489 (𝛿fp, C =C, Ar). EM-FAB+: m/z (% a.r): 386 [M+], 289 [C9H11N2PdCl]+ (20), RMN de 1H: (300 MHz, CDCl3) δ: 2.49 (s, 3H, H-f), 2.60 (s, 3H, H-a), 3.49 (s, 3H, H- g), 6.52 (d, 1H, H-i), 6.62 (t, 1H, H-j), 6.94 (t, 1H, H-k), 7.24 (d, 1H, H-l), 7.69 (s, 1H, H-c). RMN de 13C: (75 MHz, CDCl3) δ: 17.0 (C-a), 18.6 (C-f) 45.7 (C-g), 112.8 (C-j), 119.8 (C-k), 121.6 (C-l), 122.8 (C-c), 126.1 (C-e), 135.0 (C-i), 155.0 (C-h), 152.2 (C-m), 161.6 (C-b), 162.7 (C-d). Desarrollo experimental 33 Compuesto 2b. 5-Cloro-3,12-dimetil-10-feniltiazolo[3’2’:3,4][1,3,2]-diazapaladolo[1,2-b][1,2,3]- benzodiazapaladol Propiedad física: Solido cristalino color rojo Punto de fusión: 260°C. Formula molecular: C18H16N3SPdCl Rendimiento: 60% IR: (pastilla) ν (cm-1): 3119, 3050 (V, H-Csp2), 2917, 2850 (Vs, H-Csp3), 1568 (Vs, C=N), 1537-1514 (𝛿fp, C =C, Ar), 752-725 (𝛿fp, C –H, Ar). EM-FAB+: m/z (% a.r): 448 [M+], 307 [C18H17N3S]+ (25) RMN de 1H: (300 MHz, CDCl3) δ: 2.43 (s, 3H, H-f), 2.54 (s, 3H, H-a), 6.05 (d, 1H, H-h); 6.61 (t, 1H, H-i), 6.79 (t, 1H, H-j), 6.99 (d, 1H, H-k), 7.34 (d, 2H, H-n), 7.52 (t, 3H, H-o), 7.68-7.70 (m, 2H, H-c,H-p). Resultados y discusión 34 6 Resultados y discusión 6.1 Síntesis de los ligantes tridentados Es conocido que el arreglo estructural de un compuesto organometálico depende en gran medida de las características del ligante utilizado para su obtención, es por ello que el desarrollo de la síntesis de ligantes orgánicos que tengan una estructura favorable para poder llevar a cabo reacciones con metales, es de suma importancia y se ha vuelto una rama fundamental para el trabajo del químico. Dicho lo anterior y con el objetivo de obtener ligantes capaces de llevar a cabo reacciones de ortopaladacion, se realizó la síntesis del 2-(1-(2-metil-2-fenilhidrazono)etil)-4-metiltiazol (compuesto 1a) y del 2-(1-(2,2-difenilhidrazono)etil)-4-metiltiazol (compuesto 1b), la cual se llevó a cabo por medio de una reacción de adición-eliminación entre el 2-acetil-4-metiltiazol y las arilhidrazinas correspondientes. Los resultados de esta síntesis se muestran en la tabla 4. Tabla 4. Síntesis de ligantes tridentados [C,N,N], compuestos 1a y 1b Compuesto R Punto de fusión (oC) Rendimiento % 1ª CH3 70 35 1b C6H5 64 70 Los ligantes tridentados 1a y 1b se obtuvieron como sólidos cristalinos de color amarillo y fueron caracterizados empleando técnicas espectroscópicas de Espectroscopia de Infrarrojo (IR), Espectrometría de Masas (EM) y Resonancia Magnética Nuclear de 1H y 13C (RMN de 1H y 13C). Resultados y discusión 35 6.1.1 Caracterización del compuesto 1a La Figura 9 ilustra el espectro de infrarrojo para el ligante 1a, en 3096 cm-1 se observa la banda característica debida a la vibración de tensión entre H-Csp2, mientras que las bandas que aparecen en 2924 y 2866 cm-1 son debidas a la vibración de tensión entre el enlace H-Csp3. Hacia zona de enlaces múltiples se logra apreciar en 1725 cm-1 la banda característica de la vibración del doble enlace entre C=N, en esta misma zona del espectro en 1595-1565 cm-1 se muestran las bandas debidas a la vibración del doble enlace C=C del anillo aromático. Por último en 748 y 687 cm-1 se encuentran las bandas características debidas a la vibración de deformación entre H-Csp2 del anillo aromático. Figura 9. Espectro de Infrarrojo (Pastilla) del compuesto 1a Resultados y discusión 36 En el espectro de masas para el compuesto 1a (Figura 10) realizado por la técnica de análisis directo en tiempo real (DART) muestra el ión molecular [M++1] en m/z= 246, que representa el peso molecular del ligante mas una unidad. Figura 10. Espectro de masas (DART) del compuesto 1a El espectro de RMN de 1H (Figura 11) ilustra las señales del ligante 1a, el cual muestra en hacía campos altos tres señales simples en 2.44, 2.49 y 3.32 ppm que integran para tres hidrógenos cada una, asignados a los grupos metilo de la molécula H-a, H-f y H-g, respectivamente; cabe señalar que la señal del H-g se encuentra un poco más desplazada en comparación a las otras dos, esto debido a que el grupo metilo se encuentra unido a un átomo de nitrógeno el cual es más electronegativo que el átomo de carbono. P.M.= 245 g/mol [M]+ +1 Resultados y discusión 37 Desplazadas hacia campo bajo aparece en 6.85 ppm una señal simple que integra para un hidrógeno la cual es asignada al H-c del grupo metilo del anillo de tiazol. Los hidrógenos del anillo bencénico aromáticos aparecen como tres señales: la primera en 6.95 ppm es una señal triple que integra para un hidrógeno asignada al protón H-k, la segunda en 7.05 ppm aparece como una señal doble que integra para dos hidrógenos la cual corresponde a los protones H-i y, por último, la señal triple que aparece en 7.30 ppm y que integra para dos hidrógenos corresponde a los hidrógenos H-j. Figura 11. Espectro de RMN de 1H (CDCl3) del compuesto 1a El espectro de RMN de 13C delligante 1a (Figura 12) presenta tres señales desplazadas a campos altos en 16.7, 17.22 y 43.36 ppm, las cuales corresponden a los átomos de carbono de los grupos metilo de la molécula C-a, C-f y Cg, respectivamente. Por otro lado desplazadas a Resultados y discusión 38 campos bajos las señales debidas a los átomos de carbono del anillo bencénico aparecen en 115.45, 166.06, 120.98 y 128.90 ppm (C-h, C-i, C-k, C-j respectivamente). Finalmente, las señales debidas a los átomos de carbono cuaternarios se logran apreciar en 150.4 ppm la señal del átomo de carbono ipso al anillo bencénico C-h, en 152.9 ppm la señal debida al átomo de carbono del anillo del tiazol C-b, en 155.2 ppm la señal correspondiente al átomo de carbono imínico C-e y finalmente la señal del átomo de carbono C-d se encuentra en 168.2 ppm. Figura 12. Espectro de RMN 13C (CDCl3) del compuesto 1a. 6.1.2 Caracterización del compuesto 1b El espectro de infrarrojo del ligante 1b (Figura 13) muestra en 3034 y 3062 cm-1 las bandas características debidas a la vibración de tensión los enlaces H-Csp2, en esta misma zona, en 2917 y 2850 cm-1 aparecen las bandas debidas a la vibración de tensión del enlace H-Csp3. En C-a C-f C-g C-c C-i C-k C-j C-h C-b C-d C-e Resultados y discusión 39 un rango entre 2000 a 1650 cm-1 se logran apreciar las bandas de sobretono conocidos como armónicos característicos de una monosustitución aromática. En la zona para enlaces múltiples en 1582 cm-1 se puede observar la banda características de la vibración del doble enlace C=N, mientras que las bandas debidas a la vibración del doble enlace C=C del anillo aromático se encuentran ubicadas en 1521 y 1486 cm-1. Por último en 749 y 693 cm-1 se encuentran las bandas características debidas a la vibración de deformación del enlace H-Csp2 del anillo aromático. Figura 13. Espectro de Infrarrojo (Pastilla) del compuesto 1b En el espectro de masas para el ligante 1b (Figura 14) realizado por la técnica de análisis directo en tiempo real (DART) muestra el ión molecular [M++1] en m/z = 308, que representa el peso molecular del ligante protonado. Resultados y discusión 40 Figura 14. Espectro de masas (DART) del compuesto 1b En el espectro RMN de 1H para el compuesto 1b que es ilustrado en Figura 15, se observan desplazadas a campos altos dos señales simples que aparecen en 2.03 y 2.49 ppm y que integran para tres hidrógenos cada una, las cuales corresponden a los hidrógenos de los grupos metilo H-a y H-f, respectivamente. Hacia campos más bajos se logra apreciar en 6.87 ppm otra una señal simple que integra para un hidrógeno esta señal es debida al protón H-c del anillo de tiazol. Los hidrógenos de los anillos bencénicos H-h y H-j aparecen como una señal múltiple que integra para 6 hidrógenos y se encuentra ubicada en el rango de 7.11- 7.16 ppm. Finalmente, la señal triple que se encuentra centrada en 7.34 ppm y que integra para 4 protones fue asignada a los hidrógenos H-i de los anillos bencénicos. P.M.= 307 g/mol [M]+ +1 Resultados y discusión 41 Figura 15. Espectro de RMN de 1H (CDCl3) del compuesto 1b El espectro de RMN de 13C para el ligante 1b (Figura 16) muestra las señales correspondientes a la molécula, apareciendo desplazadas a campos altos dos señales una en 14.0 y otra en 17.1 ppm, correspondientes a las átomos de carbono de los grupos metilo de la molécula C-a y C-f respectivamente, desplazada a campos bajos se logra ubicar la señal debida al átomo de carbono C-c en 115.4 ppm, en esta misma zona del espectro se observan señales en 122.0, 124.0, 128.7 y 129.2 ppm, las cuales son asignadas a los átomos de carbono C-h, C-j, C-g y C- i, respectivamente y que corresponden a los átomos de carbono de los anillos bencénicos. En 128.7 y 130.8 ppm aparecen las señales debidas a los átomos de carbono cuaternarios del anillo de tiazol C-b y C-d. Por último, la señal que se encuentra en 147.2 ppm es asignada al átomo de carbono imínico C-e. H-a H-f H-i H-h H-j h H-c Resultados y discusión 42 Figura 16. Espectro de RMN 13C (CDCl3) del compuesto 1b. 6.2 Síntesis de los ortopaladaciclos Una vez obtenidos y caracterizados lo ligantes tridentados derivados de heterohidrazonas (1a y 1b), se hicieron reaccionar en presencia de PdCl2, los ligantes experimentaron una reacción de paladación intramolecular lo que dio origen a los complejos ortopaladadciclos 2a y 2b, respectivamente, los resultados de esta reacción se encuentran resumidos en la tabla 5. Resultados y discusión 43 Tabla 5. Síntesis de los complejos ortopaladaciclos 2a y 2b. Compuesto R Punto de fusión (oC) Rendimiento % 2ª CH3 247(descomposición) 62 2b C6H5 260 60 Los compuestos ortopaladados 2a y 2b se purificaron por cromatografía en columna obteniendo sólidos cristalinos de color rojo. Estos compuestos fueron caracterizados empleando técnicas espectroscópicas de Espectrofotometría de Infrarrojo (IR), Espectrometría de Masas (IE), Resonancia Magnética Nuclear de 1H y 13C (RMN de 1H y 13C). 6.2.1 Caracterización del compuesto 2a En el espectro de infrarrojo del complejo 2a (Figura 17) se puede observar en 3055 cm-1 las banda característica debida a la vibración de tensión entre H-Csp2 de los anillos aromáticos, las bandas ubicadas en 2922 y 2853 cm-1 son asignadas a la vibración de tensión entre el enlace H-Csp3. En 1590 cm-1 (zona de enlaces múltiples) se observa la banda característica de la vibración del doble enlace entre del grupo iminio C=N. En esta misma zona en 1532 -1489 cm-1 se muestran las bandas debidas a la vibración del doble enlace C=C de los anillos aromáticos. Resultados y discusión 44 Figura 17. Espectro de Infrarrojo (KBr) del compuesto 2ª La Figura 18 ilustra el espectro de masas (FAB+) del complejo 2a, Se propone la aparición el ión molecular [M+] en m/z = 386. También se observa el ion fragmento [C9H11N2PdCl]+, en 289 m/z (20%), los cual nos indica la presencia del complejo. Resultados y discusión 45 Figura 18. Espectro de masas (FAB+) del compuesto 2a El espectro de RMN de 1H del complejo 2a (Figura 19) muestra diferencias significativas en relación a la RMN de 1H del ligante libre (ver Figura 17). En campos altos se logran apreciar tres señales simples que integran para tres hidrógenos cada una con desplazamientos químicos en 2.49, 2.60 y 3.49 ppm asignadas a los hidrógenos de los grupos metilo H-f, H-a y H-g, respectivamente. Dos señales triples ubicadas 6.62 y 6.94 ppm que integran para un hidrógeno cada una, corresponden a los hidrógenos H-j y H-k, respectivamente, mientras que los dos señales dobles que se centran en 6.52 y 7.24 ppm y que integran para un hidrógeno cada una son asignadas a los protones a H-i y H-l, estas señales están de acuerdo en multiplicidad y desplazamientos para anillos ortopaladados.¡Error! Marcador no definido. Finalmente, hacia campo P.M.= 386 g/mol [C9H11N2PdCl]+ [M]+ Resultados y discusión 46 ás bajo aparece una señal simple en 7.69 ppm que integra para un protón y corresponde al hidrógeno H-c. Figura 19. Espectro de RMN de 1H (DMSO-d6) del compuesto 2a El espectro de RMN de 13C del complejo 2a (Figura 20) presenta el número de señales esperadas para los correspondientes átomos de carbono de la molécula. Apareciendo hacia frecuencias bajas las señales que corresponden a los átomos de carbono de los grupos metilo en 17.0, 18.63 y 45.76 ppm (C-a, C-f y C-g). Los carbonos del anillo del fenilo ortopaladado C- h, C-i, C-j, C-k, C-l, C-m se encuentran en 155.0, 135.05, 112.85, 119.85, 121.6 y 152.21 ppm, respectivamente, y están de acuerdo con lo informado en la literatura para este tipo de complejos.¡Error! Marcador no definido. Las señales debidas a los átomos de carbonocuaternarios se uestran para C-b en 161.6 ppm, para C-d en 162.7 ppm y para C-e en 126.1ppm; finalmente, en 122.8 ppm se encuentra la señal asignada al átomo de carbono C-c. Resultados y discusión 47 Figura 20. Espectro de RMN de 13C (DMSO-d6) del compuesto 2a 6.2.2 Caracterización del compuesto 2b. En el espectro de infrarrojo del complejo 2b (Figura 21) se puede observar en 3119 cm-1 y 3050cm-1 las bandas características debida a la vibración de tensión entre H-Csp2 de los anillos aromáticos, las bandas ubicadas en 2917 y 2850 cm-1 son asignadas a la vibración de tensión entre el enlace H-Csp3. En 1568 cm-1 (zona de enlaces múltiples) se observa la banda característica de la vibración del doble enlace entre del grupo iminio C=N, se observa que esta banda no presenta una diferencia significativa en comparación a la del ligante libre. En esta misma zona en 1537-1514 cm-1 se muestran las bandas debidas a la vibración del doble enlace C=C de los anillos aromático. Por Resultados y discusión 48 último en 752 y 725cm-1 se encuentran las bandas características debidas a la vibración de deformación entre C-H del anillo aromático. Figura 21. Espectro de Infrarrojo (KBr) del compuesto 2b La Figura 22 muestra el espectro de masas del complejo 2b realizado por la técnica de FAB+. Para este espectro se propone la presencia del ion molecular [M+] en 448 m/z, el cual presenta una abundancia relativa del 1% (ver ampliación), esto puede deberse a la matriz utilizada. En la técnica de FAB+ se disuelve la muestra en una matriz liquida, en este caso se usó alcohol nitrobencilico el cual puede introducir picos en el espectro, haciéndolo más complicado. No obstante el ion fragmento [C18H17N3S]+ en 307 m/z (25%) nos indica la presencia del complejo. Resultados y discusión 49 Figura 22. Espectro de masas (FAB+) del compuesto 2 El espectro de RMN de 1H del complejo 2b (Figura 23), presenta cambios significativos en los desplazamientos químicos de las señales en comparación a las del ligante libre. Hacia frecuencias bajas se pueden observar dos señales simples en 2.43 y 2.54 ppm que integran para tres hidrógenos cada una, las cuales corresponden a los protones de los grupos metilo H- f y H-a, respectivamente. Los hidrógenos del anillo del fenilo ortopaladado muestran cuatro señales que integran para un hidrógeno cada una: dos señales dobles en 6.05 y 6.99 ppm correspondientes a los H-j y H-k y dos señales triples que aparecen en 6.61 y 6.79 ppm C18H16N3SPdCl P.M.= 448 g/mol [C18H17N3S]+ [M]+ Resultados y discusión 50 asignadas a los protones H-i y H-j. Al igual que para el compuesto 2a el desplazamiento y multiplicidad de las señales antes descritas son características de un anilo ortopaladado.32 Las señales correspondientes al anillo bencénico no ortopaladado aparecen en 7.34 ppm una señal doble que integra para dos hidrógenos que corresponde al hidrógeno H-n, una señal triple que integra para dos hidrógenos en 7.52 ppm es asignada al hidrógeno H-o; finalmente, una señal múltiple que se observa en el rango de 7.68-7.70 ppm y que integra para dos protones se encuentran los hidrógenos H-p y H-c. Figura 23. Espectro de RMN 1H (DMSO-d6) del compuesto 2b Cabe mencionar que, debido a la poca solubilidad que presentó el complejo 2b en los disolventes deuterados, no fue posible obtener el espectro correspondiente a la Resonancia Magnética Nuclear de 13C. No obstante con los datos espectroscópicos que se presentaron anteriormente fue posible tener la elucidación de la estructura correspondiente al complejo ortopaladado 2b. Resultados y discusión 51 Es importante señalar que los compuestos 1a, 1b, 2a y 2b, han sido preparados y totalmente caracterizados por primera vez en este trabajo. Una comparación directa de los resultados obtenidos en este trabajo con informes previos,33,34,35,36 se ve reflejada con la formación de sistemas cíclicos de cinco miembros fusionados por un enlace Pd-N, este comportamiento se debe a que el tipo de ligantes utilizado en este tipo de reacciones poseen grupos donadores que se encuentran estructuralmente en posiciones adecuadas para llevar este tipo de transformaciones. Conclusiones 52 7. Conclusiones Se logró por medio de una reacción de adición-eliminación la síntesis de la N-fenil-N- metilhidrazona y la N,N-difenilhidrazona del 2-acetil-4-metiltiazol compuesto 1a y 1b ligantes tridentados [C,N,N] en buenos rendimientos. Se encontró que los compuestos 1a y 1b son buenas especies tridentadas [C,N,N], lo que favorece la formación de complejos mononuclerares de paladio (II), con lo que fue posible la obtención de dos nuevos ortopaladadciclos (complejos 2a y 2b) derivados de ligantes tridentados [C,N,N] de heterohidrazonas. Se encontró que los complejos 2a y 2b presentaron buena estabilidad y son poco sensibles al aire y la humedad, lo que permitió su fácil manipulación. Se observó que la estructura de los complejos ortopaladados 2a y 2b está compuesta por dos metalociclos de cinco miembros, donde el ligante forma un enlace intramolecular Pd-C y además se coordina al centro metálico a través de dos átomos de nitrógeno, lo que le brinda a la molécula una gran estabilidad Se logró la caracterización de todos los compuestos sintetizados por medio de técnicas espectroscópicas de Resonancia Magnética Nuclear de 1H y 13C, Espectrometría de Masas y Espectrofotometría de infrarrojo. Conclusiones 53 8. Perspectivas Dado que es conocido que complejos ciclopaladados son utilizados como catalizadores eficientes en reacciones de acoplamiento carbono-carbono, este trabajo tiene como perspectiva estudiar la capacidad catalítica de los complejos sintetizados en reacciones de acoplamiento carbono-carbono tipo Mizoroki-Heck y/o Suzuki-Mayaura, además se pretende utilizar la irradiación infrarroja como fuente alterna de energía para promover dichos acoplamientos. Bibliografía 54 9. Referencias 1 (a) Omae, I. Coord. Chem. Rev. 1988, 83, 137. (b) Raybov, A.D. Chem. Rev. 1990, 90, 403. (c) Constable, E.C.; Rees, D.G.F. Polyhedron 1998, 3281. (d) Omae, I. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 995. (e) Omae, I. J. Organomet. Chem. 2007, 692, 2608. 2 (a) Pfeffer, M. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 1990, 109, 567. (b) Dunina, V.V. Gorunova, O.N. Russ. Chem. Rev. 2004, 73, 309. (c) Bedford, R.B.; Pilarski, L.T. Tetrahedron Lett. 2008, 49, 4216. (d) Davies, D.L.; Al-Duaij, O.; Fawcett, J.; Singh, K. J. Organomet. 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L.; Yun, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9531. Portada Contenido 1. Introducción 2. Hipótesis 3. Objetivos 4. Generalidades 5. Desarrollo Experimental 6. Resultados y Discusión 7. Conclusiones 8. Perspectivas 9. Referencias
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