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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Montes d'Oca, Marcelo Gonçalves
Título: O uso de Auxiliares Quirais Cicloexílicos na Adição de Nucleófilos a Íons N-Acilimínios Cíclicos. A Reação de Aliltrimetilsilano com Íons Imínios e N-Acilimínios em Fase Gasosa
Ano: 2000
Orientador: Prof. Dr. Ronaldo A. Pilli
Departamento: Química Orgânica
Palavras-chave: Íons N-Acilimínios, (-)-8-Fenilmentol, 2-terc-Butildimetilsililoxifurano
Resumo: A primeira parte deste trabalho trata da determinação da razão diastereoisomérica (r.d.) da a-amidoalquilação assimétrica de íons N-acilimínios quirais derivados da pirrolidina e piperidina com aliltrimetilsilano e 2-terc-butildimetilsililoxifurano, utilizando auxiliares quirais cicloexílicos. Inicialmente, foi investigada a seletividade facial dos intermediários N-acilimínios quirais de 5-, e 6- membros frente a adição nucleofílica de aliltrimetilsilano. A reação ocorreu com bons rendimentos e baixa seletividade (r.d. = 1:1-2:1) quando (1R,2S)-trans-fenilcicloexanol foi usado como auxiliar quiral. Entretanto foi possível aumentar a seletividade (r.d. = 3:1-6:1) da reação fazendo o uso do (-)-8-fenilmentol como auxiliar quiral. Neste último caso caso a formação dos produtos majoritários foi atribuída a um ataque nucleofílico do aliltrimetilsilano a face Si do íon N-acilimínio levando a configuração absoluta R para o novo centro assimétrico a-nitrogênio. Em ambos os casos, os auxiliares quirais foram recuperados em bons rendimentos. Após foi investigada a reação de Mannich viníloga utilizando o nucleófilo proquiral 2-terc-butildimetilsililoxifurano. Em todos os casos, dos quatro possíveis diastereoisômeros, somente dois foram formados. Tanto com o uso do ( 1R,2S )-trans-fenilcicloexanol como para o (-)-8-fenilmentol como auxiliares quirais o ataque nucleofílico ocorreu exclusivamente a face Si do íon N-acilimínio e formação de misturas diastereoisoméricas (r.d. = 2:1-7:1) foi atribuída à moderada seletividade facial do nucleófilo 2-terc-butildimetilsililoxifurano. Os adutos majoritários apresentaram configuração absoluta R para os dois centros estereogênicos formados (C5 e C2´), mostrando a preferência pelo produto de configuração relativa treo (anti), consistente com os exemplos mostrados na literatura. Esta nova metodologia permitiu a construção dos alcalóides (S)-2-propil pirrolidina e enantiomericamente enriquecida (S)-coniina e de intermediários indolizidínicos e quinolizídinicos (5R,6R)-5-hidróxi-1-azabiciclo[4.3.0]nonano-2-ona e (5R,6R)-5-hidróxi-1-azabiciclo[4.4.0]decano-2-ona, que são de interesse por estarem presentes em sistemas do tipo pumiliotoxina e homopumiliotoxina, respectivamente. Na segunda parte, investigou-se a reação de a-amidoalquilação de íons imínios e N-acilimínios de 5- e 6- membros em fase gasosa, frente à adição dos nucleófilos viniltrimetilsilano e aliltrimetilsilano. Este estudo foi realizado em um aparelho de massa pentaquadrupolar onde íons gerados a partir da ionização por impacto de elétrons de aminas, lactamas, amidas e carbamatos, reagiram isoladamente com viniltrimetilsilano ou aliltrimetilsilano. A reação ocorreu apenas para a adição de aliltrimetilsilano a íons N-acilimínios derivados de lactamas e carbamatos e levou a formação de intermediários catiônicos b ao átomo de silício. A ordem de reatividade observada para os íons N-acilimínios derivados foi de carbamatos >> lactamas > amidas, em todos os casos os íons N-acilimínios de 5-membros foram mais reativos que os de 6-membros frente à reação de a-amidoalquilação. Este estudo mostrou a formação de intermediários catiônicos b ao átomo de silício (efeito b-silício) em fase gasosa.
Abstract: The first part of this work comprises the determination of the diastereoisomeric ratio (d.r.) in the asymmetric a-amidoalkylation of chiral 5- and 6-membered N-acyliminium ions bearing cyclohexyl-based chiral auxiliaries with allyltrimethylsilane and 2-tert-butyldimethylsilyloxyfuran. The addition of allyltrimethylsilane to chiral 5- and 6-membered N-acyliminium ions derived from (1R,2S)-trans-phenylcyclohexanol took place with good yields and low diastereoselection (d.r. = 1:1-2:1). However, the diastereoselection improved (d.r. = 3:1-6:1) when (-)-8-phenylmenthol was employed as the chiral auxiliary. The formation of the major diastereoisomer was rationalized through the addition of the nucleophile to the Si face of the chiral N-acyliminium ion. In both cases, efficient recovery of the chiral auxiliaries was achieved. The addition of 2-tert-butyldimethylsilyloxyfuran to chiral 5- and 6-membered N-acyliminium ions afforded only two out of the four possible diastereisomers with the addition of the prochiral nucleophile also to the Si face of the chiral N-acyliminium ions and the mixture of butenolides formed (d.r. = 2:1-7:1) resulted from low to moderate facial selection of the nucleophile. In all cases, the major diastereoisomer displayed R configuration at both newly created stereocenters (threo isomer) in accordance with related examples in the literature. This methodology allowed the preparation of optically pure (S)-2-propyl pyrrolidine and enantiomerically enriched (S)-coniine as well as (5R,6R)-5-hydroxy-1-azabicyclo[4.3.0]nonane-2-one and (5R,6R)-5-hydroxy-1-azabicyclo[4.4.0]nonane-2-one which are of synthetic interest for the preparation of pumiliotoxin and homopumiliotoxin alkaloids, respectively. In the second part of this work, the a-amidoalkylation of the 5- and 6-membered iminium and N-acyliminium ions with vinyl- and allyltrimethylsilane in the gas phase was investigated. This study was carried out in a pentaquadrupolar mass spectrometer and the iminium and N-acyliminium ions were generated by ionization of the corresponding amines, lactams, amides and carbamates, followed by addition of vinyl- or allyltrimethylsilane. Gas phase reaction was observed only when allyltrimethylsilane was added to N-acyliminium ions derived from amides and carbamates and allowed the observation of cationic species intermediates b to the silicon atom. The N-acyliminium ions derived from carbamates were more reactive than the ones derived from amides and in all cases 5-membered N-acyliminium ions proved to be more reactive than corresponding 6-membered analogues. Theses results clearly demonstrated the formation of a cationic intermediates b to the silicon atom (silicon b-effect) in the gas phase.
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