New approaches to the mechanistic study of Morita-Baylis-Hillman reaction

Essa dissertação visa explorar o mecanismo da reação de aza-Morita-Baylis-Hillman (aza-MBH) por espectrometria de massas (ESI-MS). Essa técnica está bem consolidada para o estudo do mecanismo de reações orgânicas. Os dados disponíveis na literatura assumem que o mecanismo dessa reação é similar ao da reação de Morita-Baylis-Hillman (MBH) convencional. Entretanto, existem várias versões assimétricas para a reação de aza-MBH que podem ser consideradas como gerais, o que não ocorre com a reação de MBH. Sendo assim o objetivo desse trabalho foi conhecer as etapas envolvidas no mecanismo da reação de aza-MBH e fornecer subsídios para explicar os pontos em que esses mecanismos diferem. Avaliamos a influência do uso de diferentes bases terciária e de olefinas na reação de aza-MBH. Interceptamos e caracterizamos dois novos intermediários de m/z 665 e m/z 777 que aparentemente desempenham um importante papel no ciclo catalítico da reação de aza-MBH. A formação desses intermediários foi corroborada em um estudo envolvendo o propiolato de metila como componente nucleofílico da reação de aza-MBH. Em outra parte de trabalho monitoramos por ESI-MS uma reação de MBH para demonstrar a habilidade de um aduto de MBH como uma fonte de próton para a etapa lenta da reação. Assim, um aduto contendo um átomo de bromo foi utilizado como fonte de próton. Fomos capazes de interceptar e caracterizar intermediários nos quais essa fonte de próton (aduto MBH bromado) estava ligada. Esses resultados são uma evidência experimental do processo de autocatálise que pode ocorrer durante o desenvolvimento dessa reação. Finalmente, um monitoramento on-line por espectrometria de massas de uma reação de MBH convencional nos permitiu realizar um estudo cinético dessa reação. Esse monitoramento foi realizado utilizando uma nova fonte de ionização ambiente, baseada na ionização por Sonic Spray (V-EASI). A curva cinética nos permitiu acompanhar a reação em tempo real e observar a formação de todos os intermediários transientes do seu ciclo catalítico.This dissertation aimed at exploring the monitoring of the mechanism of the aza-Morita-Baylis-Hillman reaction (aza-MBH) by mass spectrometry (ESI-MS). This technique is well established for studying the mechanism of organic reactions. Normally, it is assumed that the mechanism of the aza-MBH reaction is quite similar to the conventional Morita-Baylis-Hillman reaction. However, there are several general asymmetric versions for the aza-MBH reaction, which does not occur with the MBH reaction. The aim of this study was to understand the steps involved in the mechanism of aza-MBH reaction and provide evidences to explain the points at which these mechanisms would differ. We have evaluated the behavior of bases and acrylates often used in the reaction of aza-MBH. We were able to intercept and characterize by tandem MS/MS two new intermediate of m/z 665 and m/z 777 which apparently play an important role in the catalytic cycle of the aza-MBH reaction. The formation of these intermediates was corroborated in a study involving methyl propiolate as nucleophilic for a aza-MBH reaction. The two intermediates have never been cited or featured in this reaction. In another part of this work we monitored a MBH reaction by ESI-MS in order to evaluate the ability of a MBH adduct act as a proton source in the rate-determining step (RDS) of this reaction. Thus, a brominated adduct was used as a source of proton in an anhydrous medium. We were able to isolate and characterize intermediates in which the proton source (brominated adduct MBH) was on. These results provide experimental evidence that the process of autocatalysis may occur during the development of this reaction. Finally, an on-line monitoring of a conventional Morita-Baylis-Hillman by mass spectrometry enabled us to perform a kinetic study of this reaction. This monitoring was carried out using a new ionization source environment based on Sonic Spray ionization (V-EASI). The kinetic curve allowed us to monitor the reaction in real time and observe the formation of all transient intermediates which participate in its catalytic cycle