Neste estudo, quatro reações de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura utilizando paládio como catalisador foram estudadas em nível de molécula única (SM) por meio da microscopia de fluorescência por reflexão total interna (TIRF) e imagem óptica super-resolvida. Três metodologias distintas foram empregadas para depositar um pré-catalisador e conduzir os experimentos SM. Na primeira, o paládio foi adsorvido diretamente em sítios iônicos da superfície do vidro; na segunda, houve a complexação do paládio com um ligante fixado à superfície de vidro; e na terceira, microzeólitas funcionalizadas, silanadas e funcionalizadas com paládio foram utilizadas como um template reacional. Em todas as três metodologias, foram usados regimes extremamente diluídos do catalisador. A análise da intermitência da fluorescência proveniente de pontos localizados nanoscopicamente proporcionou uma medida direta da taxa de conversão do catalisador (SM-TOF) e, portanto, permitiu o cálculo do número médio de moléculas de produto geradas por um único centro catalítico ao longo do tempo. Os resultados revelaram melhorias significativas na eficiência catalítica das reações ao se empregar um silano modificado contendo um ligante ativo para a estabilização do paládio, assim como o uso de microzeólitas funcionalizadas, em comparação com a adsorção direta de paládio na superfície. Além das investigações experimentais, realizou-se um estudo de simulação para validar o sistema utilizado no tratamento dos dados de molécula única. Essa simulação reproduziu parte das condições experimentais e permitiu avaliar a precisão e a confiabilidade dos resultados obtidos experimentalmente. Adicionalmente, investigou-se o uso de dois derivados do fenantreno como marcadores nas microzeólitas empregadas nas reações de acoplamento cruzado. Esses derivados foram escolhidos por interagirem com grupos amino livres presentes na superfície das microzeólitas. Portanto, este trabalho contribuiu para ampliar o conhecimento sobre as reações de acoplamento cruzado pelo mecanismo de Suzuki- Miyaura, fornecendo informações relevantes sobre o comportamento dessas reações em experimentos SM. Além disso, destacou-se a importância das simulações para validar e complementar os resultados experimentais, bem como a utilização de marcadores para investigar interações em sistemas baseados em microzeólitas.

In this study, four Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions using palladium as a catalyst were investigated at the single-molecule level (SM) through total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy and super-resolved optical imaging. Three distinct methodologies were employed to deposit a pre-catalyst and conduct the SM experiments. In the first, palladium was directly adsorbed onto ionic sites on the glass surface; in the second, palladium was complexed with a ligand fixed to the glass surface; and in the third, functionalized, silanated, and palladium-functionalized microzeolites were utilized as a reaction template. Extremely diluted catalyst regimes were used in all three methodologies. Analysis of the intermittency of fluorescence originating from nanoscopically localized points provided a direct measure of the catalyst's conversion rate (SM-TOF) and thus allowed the calculation of the average number of product molecules generated by a single catalytic center over time. The results revealed significant improvements in the catalytic efficiency of reactions when using a modified silane containing an active ligand for palladium stabilization, as well as the use of functionalized microzeolites, compared to direct palladium adsorption on the surface. In addition to experimental investigations, a simulation study was conducted to validate the system used in treating single-molecule data. This simulation replicated part of the experimental conditions and allowed assessment of the precision and reliability of the experimentally obtained results. Additionally, the use of two derivatives of phenanthrene as markers in the microzeolites employed in the cross- coupling reactions was explored. These derivatives were chosen for their interaction with free amino groups present on the surface of the microzeolites. Therefore, this work contributed to expanding knowledge about Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions, providing relevant information about the behavior of these reactions in SM experiments. Furthermore, it emphasized the importance of simulations to validate and complement experimental results, as well as the use of markers to investigate interactions in microzeolite-based systems.