Sintesi organiche in flusso continuo

This PhD Thesis reports the collaborative work with F.I.S. SpA (Fabbrica Italiana Sintetici) who sponsored a general project on organic syntheses under continuous flow conditions. The study began with the synthesis of a biphenyl compound; a key intermediate for the preparation of the antidepressant drug SB-245570 and a quinazoline intermediate for the synthesis of the anticancer active principle Lapatinib. For both preparations, the flow approach gave a general increase of productivity and a reduction of reaction times. Metal-free stereoselective additions of activated nucleophiles to β−nitrostyrenes were also investigated under continuous-flow conditions in microreactors, in the presence of a chiral bifunctional catalyst. Optimization of the experimental set up gave excellent enantioselectivities (up to 85% e.e.) and higher productivities if compared to the flask syntheses. The potential of this flow chemistry approach was demonstrated by the successful synthesis of an advanced intermediate for the preparation of the GABAB receptor agonist Baclofen. In the second part of the Thesis the synthesis, photophysical and electrochemical properties of the first imine derivatives of symmetric 1,2-squaraines, prepared from ethylbenzothiazole, has been reported. 1,2-Hemisquarimines carrying one phenylimine group were synthesized from the corresponding 1,2-diketones by microwave irradiation and in the presence of a Lewis acid. In CH3CN the reported hemisquarimines exhibit high molar absorption coefficients and fluorescence in the visible region. From the electrochemical measurements, the redox potential of the lowest excited state is substantially higher than the conduction band of TiO2; an important property for photovoltaic applications. The synthesis of 1,2-hemisquarimines has been complemented by the optimization, under continuous flow conditions, of the preparation of hemisquarates intermediates. The flow approach was also extended to the controlled functionalization of carbon nanotubes and graphene that gave soluble materials, mostly retaining the original electronic properties of the starting carbon nanostructure. The last section of this Thesis deals with the study for the synthesis of epoxides using dioxiranes. It has been demonstrated that oxydation of alkenes, such as cyclohexene, 1-octene or a styrene derivative, proceed with good to excellent yields and reduced reaction times under continuous flow conditions

Il presente lavoro di Tesi riporta le attività svolte nel periodo compreso tra l’A.A. 2011/2012 e l’A.A. 2014/2015 nei laboratori del Dipartimento di Scienze Chimiche(DiSC) dell’Università di Padova, nel gruppo di ricerca del prof. Michele Maggini. La tematica principale che lega gli argomenti affrontati nella Tesi, è la sintesi organica in condizioni di flusso continuo all’interno di reattori costituiti da una rete di canali di volume compreso tra pochi microlitri e alcuni millilitri. Grazie ai vantaggi associati all’elevato controllo dello scambio termico e del trasferimento di massa all’interno dei reattori fluidici è possibile controllare la cinetica e la selettività delle trasformazioni chimiche, incrementandone la sicurezza, l’efficienza e la produttività. Questa Tesi affronta lo sviluppo e l’ottimizzazione di alcuni processi chimici concordati con Fabbrica Italiana Sintetici SpA di Montecchio Maggiore (VI) che ha erogato la borsa di dottorato,nell’ambito di una collaborazione con il DiSC. La prima parte della Tesi è focalizzata sulla reazione di Suzuki applicata alla sintesi di sistemi bifenilici e derivati anilino chinazolinici che sono i precursori chiave dell’antitumorale Lapatinib®. Nella stessa parte viene riportato anche lo studio della reazione di Michael, catalizzata da tiouree, utilizzata per preparare l’antiepilettico Baclofene®. La seconda parte della Tesi è dedicata alla funzionalizzazione di cromofori a base squarainica. In particolare è stata affrontata la sintesi in flusso continuo di emisquarati N-sostituiti che ha permesso di ottimizzare la preparazione delle emisquarimmine; un nuovo gruppo di squaraine funzionalizzate che possiedono interessanti proprietà per la conversione dell’energia solare. Nella seconda parte della Tesi è stata inoltre affrontata la funzionalizzazione in flusso continuo di nanostrutture di carbonio (nanotubi e grafene) attraverso l’addizione di sali di diazonio generati in situ per reazione di un’anilina sostituita e isopentil nitrito. Nella terza parte della Tesi viene riportata la reazione di epossidazione di olefine con diossirani. E’ stato studiato un sistema che impiega acqua ossigenata, acetonitrile e trifluoroacetofenone per epossidare una serie di alcheni alifatici e aromatici in condizioni difficili da realizzare nelle condizioni batch