Development of the biphenyl synthesis process integrating reaction and chromatography in flow mode.

Suzuki-Miyaura reactions are still an important class of reactions for the formation of C-C bonds and are, therefore, one of the main backbones in the production of pharmaceutical compounds, herbicides, natural products, polymers, and engineered materials. In addition to their many advantages, such as mild reaction conditions, use of sustainable solvents, possibility of employing both homogeneous and heterogeneous catalysts, there are as many disadvantages, as the low commercial availability of boronic acids and esters, their toxicity and, finally, the formation of different by-products, from which derives a high difficulty in separation. The need is to take advantage of innovative technologies, to allow a simpler and more effective synthesis and subsequent separation, in line with the regulations of sustainability and atom efficiency dictated by modern chemical industries. In the following thesis we discuss the synthesis of cross-coupling products by means of Suzuki-Miyaura reactions, using a new heterogeneous palladium catalyst, thus testing its activity and effectiveness compared to commonly used homogeneous catalysts, both in batch and in flow, and the separation of different reaction products by FPLC, both in batch and in flow, the latter technology used for the first time in the separation of molecules.

Le reazioni di Suzuki-Miyaura sono tutt’oggi un’importante classe di reazioni per la formazione di legami C-C e costituiscono, pertanto, una delle catene portanti nella produzione di composti farmaceutici, erbicidi, prodotti naturali, polimeri e materiali ingegnerizzati. Ai tanti vantaggi che le caratterizzano, quali condizioni di reazione blande, utilizzo di solventi sostenibili, possibilità di impiego di catalizzatori sia omogenei che eterogenei, sono affiancati altrettanti svantaggi, quali la bassa disponibilità commerciale di acidi ed esteri boronici, la loro tossicità e non meno importante, la formazione di diversi sottoprodotti, da cui deriva un’elevata difficoltà di separazione. La necessità è quella di usufruire di tecnologie innovative, tali da permettere una sintesi e una successiva separazione più semplici ed efficaci, in linea con le direttive di sostenibilità ed atom efficiency dettate dalle moderne industrie chimiche. Nella seguente tesi viene discussa la sintesi di prodotti di cross-coupling per mezzo di reazioni di Suzuki-Miyaura, adoperando un nuovo catalizzatore eterogeneo al palladio, quindi la sua attività ed efficacia rispetto ai comunemente impiegati catalizzatori omogenei, sia in batch che in flusso, e la separazione dei diversi prodotti di reazione tramite FPLC, sia in batch che in flusso, tecnologia, quest’ultima, utilizzata per la prima volta nella separazione di molecole.