Continuous Flow Catalysis for the Valorization of Carbon Dioxide

Abstract

L'ús del diòxid de carboni com a alternativa sostenible a reactius més perillosos és un tema de gran interès en la química orgànica contemporània, la seva conversió mitjançant una combinació de mitjans organocatalítics heterogenis i la química de flux pot millorar encara més la sostenibilitat dels processos. L'objectiu d'aquest doctorat La tesi va ser dissenyar una combinació d'organocatalitzadors de configuració i suport (lliures de metalls i halogenurs) per convertir el CO2 en heterocíclics i molècules petites d'interès comercial i farmacèutic.En el primer capítol es va dissenyar un conjunt de catalitzadors i aplicats a la síntesi de carbonat de glicerol. El millor catalitzador es va utilitzar per dissenyar una configuració de flux i es va sintetitzar carbonat de glicerol amb un alt rendiment durant dos dies de funcionament.Una optimització addicional del procés va conduir a una configuració més adaptable i a la síntesi selectiva d'oxazolidinones 2-substituïdes. Finalment, la formilació. es van explorar diverses amines i es van seleccionar diversos silans i organocatalitzadors per aconseguir-ho Hi ha una transformació selectiva en condicions de flux per lots i continus. Els resultats experimentals d'aquesta tesi mostren l'eficàcia d'organocatalitzadors heterogenis, lliures de metalls i halogenurs en la conversió de diòxid de carboni en flux continu. L'abast del treball probablement despertarà interès en el desenvolupament d'una alternativa més sostenible als catalitzadors actuals d'última generació per a l'escalada futura del flux continu d'aquestes reaccions.

als catalitzadors actuals d'última generació per a l'escalada futura del flux continu d'aquestes reaccions. El uso de dióxido de carbono como alternativa sostenible a reactivos más peligrosos es un tema de gran interés en la química orgánica contemporánea, su conversión mediante una combinación de medios organocatalíticos heterogéneos y la química de flujo puede mejorar aún más la sostenibilidad de los procesos. La tesis fue diseñar una combinación de organocatalizadores montados y soportados (libres de metales y haluros) para convertir CO2 en moléculas heterocíclicas y pequeñas de interés comercial y farmacéutico.En el primer capítulo se diseñó un conjunto de catalizadores y se aplicó a la síntesis de carbonato de glicerol. Se usó el mejor catalizador para diseñar una configuración de flujo y se sintetizó carbonato de glicerol con alto rendimiento durante dos días de operación. Una mayor optimización del proceso condujo a una configuración más adaptable y a la síntesis selectiva de oxazolidinonas sustituidas en 2. Finalmente, la formilación de varias aminas fueron explorados Varios silanos y organocatalizadores fueron seleccionados para lograr tener una transformación selectiva bajo condiciones de flujo continuo y por lotes. Los resultados experimentales de esta disertación muestran la efectividad de organocatalizadores heterogéneos, libres de metales y haluros en la conversión de dióxido de carbono en flujo continuo.

The use of carbon dioxide as a sustainable alternative to more dangerous reagents is a topic of high interest in contemporary organic chemistry. Its conversion by a combination of heterogeneous organocatalytic means and Flow chemistry can further improve the sustainability of the processes. The objective of this doctoral thesis was to design a combination of setup and supported organocatalysts (metal and halide free) to convert CO2 into heterocyclic and small molecules of commercial and pharmaceutical interest. In the first chapter a set of catalyst was designed and applied to the synthesis of glycerol carbonate. The best catalyst was used to design a flow setup and glycerol carbonate was synthetized with high yield over two days of operation. Further optimization of the process lead to a more adaptable setup and to the selective synthesis of 2-substituted oxazolidinones. Finally, the formylation of various amines was explored. Various silanes and organocatalysts were screened to achieve a selective transformation under Batch and Continuous Flow Conditions. The experimental results from this dissertation portray the effectiveness of heterogeneous, metal- and halide-free organocatalysts in the conversion of carbon dioxide in continuous flow. The extent of the work will likely arise interest in the development of more sustainable alternative to the current state-of-art catalysts for future continuous flow scale up of these reactions.