Synthesis of new triazole derivatives of bis(2-picolyl)amine ligands and their application in catalysis

For a long time, pyridines have been studied as first-row ligands, because of the presence of a nitrogen in its structure and because it acts as an intermediate towards the preparation of more complex products. Di(2-picolyl)amine (DPA), a pyridine derivative, has gained big interest because of the simplicity of the synthesis of DPA derivatives and the presence of the three nitrogen molecules in its scaffold, which make it an excellent chelating agent capable of the chelation with most transition metals. Di(2-picolyl)amine can be synthesized by a two-step reaction, the first reaction is the synthesis of N-(2-pyridylmethyl)-2-pyridylmethanimine by the nucleophilic attack of 2-aminomethylpyridine to pyridine-2-carbaldehyde. The second reaction is the reduction of the imine. With the aim to expand the chelating capabilities of DPA, we decided to explore the possibility to add a triazole ring on the original scaffold. In this work we realized the synthesis of new triazoles derived DPA to be applied as metal chelating agents in catalyzed organic reactions. Three principal reactions utilized for the synthesis of di(2-picolyl)amine derivatives. Alkylation of amine group, which allows the functionalization of the amine group in DPA; click reaction, which allows the addition of a triazole compound, which permit to increase the capability of chelation of the molecule; and intermolecular [3+2] cycloaddition, which allows the formation of pyrrolidine derivatives. With these reactions it was possible the synthesis of a library of di(2-picolyl)amine derivative products. Products 7a and 7f were chosen to prepare complexes with zinc, copper, palladium and lanthanum. The complexes were characterized by NMR titration and mass spectrometer. Henry reaction, Heck reaction and aldol reaction were the C-C bond catalytic reactions realized for this thesis work. For the Henry reaction and aldol reaction the catalysts used were the complexes of compound 7a with zinc and copper. For the case of the Heck reaction the catalyst used was the complex of compound 7a with palladium. To be able to recover the catalyst after the catalytic reaction, polymer supported products 30a and 30b were synthesized, the complex of these products with zinc was synthesized and tested in the Henry reaction, obtaining good results.

Le piridine son, da sempre, studiate come ligandi in virtù della presenza di un atomo d’azoto nella struttura, che agisce sia da punto di chelazione che come intermedio per la sintesi di prodotti più complessi. La di(2-picolil)ammina (DPA), un derivato della piridina, è oggetto di grande interesse per la semplicità della sintesi sua e dei suoi derivati e per la presenza di tre molecole di azoto nella struttura, che la rendono un ottimo agente chelante in grado di reagire con la maggior parte dei metalli di transizione. La di(2-picolil)ammina viene sintetizzata in due passaggi, il primo è la sintesi della N-(2-piridilmetil)-2-piridilmetanimina mediante attacco nucleafile della 2-aminometilpiridina alla piridina-2-carbaldeide; il secondo è la semplice riduzione dell’immina con tradizionali agenti riducenti. Con l'obiettivo di aumentare le capacità chelanti della DPA, aggiungendo nuovi punti di chelazione, si è deciso di funzionalizzare la molecola in tre differenti posizioni, in particolare esplorando la possibilità di aggiungere un triazolo alla struttura originale. In questo lavoro si è realizzata la sintesi di una libreria di composti funzionalizzati con un triazolo, ottenuti mediante la reazione di click. Tre reazioni principali sono utilizzate nella sintesi dei derivati della di(2-picolil)ammina: 1)Alchilazione del gruppo amminico, che consente la funzionalizzazione del gruppo amminico in DPA; 2)La reazione di click, che consente l'aggiunta one-step di un triazolo aumentando la capacità di chelazione della molecola; 3)Cicloaddizione intermolecolare [3+2], reazione catalizzata dal trimetilalluminio, che consente la formazione di derivati della pirrolidina. Con queste reazioni è stato possibile la sintesi di tre piccole librerie di prodotti derivati della DPA. I prodotti 7a e 7f sono stati selezionati per preparare complessi con lo zinco, il rame, il palladio e il lantanio. I complessi sono caratterizzati da titolazione NMR e spettrometria di massa. Durante il lavoro di questa tesi ci siamo focalizzate su tre reazioni di formazione legame carbonio-carbonio, le reazione di Henry, Heck e la reazione aldolica, in modo da studiare la possibilità di usare le molecole sintetizzate, complessate con zinco, rame e palladio, come catalizzatori. Per poter recuperare il catalizzatore dopo la reazione catalitica e riutilizzarlo per più cicli catalitici, sono stati sintetizzati catalizzatori supportati su polimero, i prodotti 30a e 30b. Il polimero, complessato con lo zinco, è stato testato sulla reazione di Henry ottenendo dei buoni risultati.