lunes, 8 de enero de 2018

COCINANDO HELICENOS AL MICROONDAS

A. Rey Planells

Los helicenos son compuestos aromáticos policiclicos formados por orto-condensación de otros anillos aromáticos que se encuentran anillados en forma angular de manera que generan moléculas con forma de hélice. Constituyen un curioso caso de quiralidad inherente, es decir, a pesar de no poseer ni átomos de carbono asimétricos ni centros quirales, son compuestos quirales. La quiralidad de los helicenos proviene del hecho que las hélices en sentido horario y antihorario no se pueden superponer. La química de los helicenos suscita un enorme interés debido a sus peculiares características a nivel estructural, espectral y óptico. Por este motivo se han desarrollado nuevas estrategias de síntesis de este tipo de compuestos a lo largo de las últimas décadas, como por ejemplo mediante reacción de Diels Alder o reacción intramolecular de McMurry. Sin embargo, se requieren rutas sintéticas eficientes y concisas para este tipo de compuestos dada la importancia que tienen en química sintética, medicinal y de materiales.

   Una posible via de síntesis sería utilizando como material de partida 2-butiril-3H-benzo[f]cromen-3-ona (1a) y 3-metil-1-fenil-1H-pirazol-5-amina (2a), catalizado por CuSO4·5H2O en etanol y en condiciones de reflujo.[1] Sin embargo, el rendimiento de la reacción es solo del 10% a pesar de alargar el tiempo de reacción a cinco días.
   Dado que la reacción no funciona de esta manera, se emplea radiación microondas con el fin de mejorar el rendimiento de la reacción. Se obtiene el producto inesperado 5 mediante el cual se puede obtener también el compuesto 3a.


   Cuando la reacción procede con etilenglicol como disolvente (EG), el compuesto 3a solo se obtiene en un 10%, mientras que el principal subproducto, 4a, se obtiene con un 80% de rendimiento. Curiosamente la reacción es significativamente afectada por el disolvente ya que al usar disolventes como etanol, tolueno y dimetilformamida, los resultados fueron sustancialmente mas bajos.


   Optimizando las condiciones de reacción se llega a la conclusión de que cuando el sustituyente R3 es un grupo retirador de electrones (Ph) se registran rendimientos más altos y tiempos de reacción más cortos. En cambio, cuando en R3 hay un grupo dador de electrones (CH3) se obtienen rendimientos más bajos y tiempos de reacción más largos.


2-(TRIMETILSILIL)-LAMBDA-3-FOSFINA: SÍNTESIS, QUÍMICA DE COORDINACIÓN Y REACTIVIDAD

A. E. Aatik

   Las  rutas sintéticas para obtener fosfininas sustituidas, son relativamente recientes y constituyen todavía un dominio con posibilidades de innovación. Sin duda, han sido Habicht y su grupo[1] uno de los que más ha contribuido al desarrollo de esta metodología como una forma simple de acceder a sistemas policíclicos funcionalizados (Figura 1).
Figura 1. Fosfinas sustituidas con grupos sililo.
   La 2-pirona reacciona limpiamente en una reacción de cicloadición [4+2] con disolución de Me3Si-CΞP en tolueno para dar la correspondiente 2-(trimetilsilil)-fosfinina l (Esquema 1).

Esquema 1. Síntesis de la trimetilsilifosfina 1.
   La 3-bromo-2-pirona 2 reaccionó con polvo de Zn en ácido acético deuterado como disolvente.  La 3-deutero-2-pirona 3 marcada se obtuvo en un 93% pureza isotópica (Esquema 2). En analogía a la preparación de 1, el compuesto 3 reaccionó con Me3Si-CΞP lo que debería dar como resultado la formación de los dos regioisómeros marcados con deuterio 4 y 5 (Esquema 2).
Esquema 2. Regioselectividad de la reacción de cicloadición [4+2] de la pirona 3 y la trimetilsilifosfina 1.
   La reacción de cicloadición [4+2] de 3 con Me3SiCΞP procede a través de los productos intermedios 6 y 6', dependiendo de la orientación del fosfaalquino que se aproxima con respecto al sistema dieno. Sin embargo, el intermedio 6' es preferente formado, que  bajo liberación de CO2 produce el producto mayoritario 4 y por vía análoga, produce otro producto minoritario 5  (Esquema 3).
Esquema 3. Formación de los regioisomeros 4 y 5 mediante de la reaccion de cicloadición [4+2] entre la pirona 3 y la trimetilsilifosfina 1 y liberación de dióxido de carbono.
[1] Habicht, M. H.; Wossidlo, F.; Bens, T.; Pidko, E. A.; Müller, C.; Chem. Eur. J. (2017); doi:10.1002/chem.201704539

UTILIZANDO MICROONDAS PARA UNA NUEVA SÍNTESIS DE INDOLES Y PIRROLES

Sergio Hernández Ponte
Métodos Avanzados en Química Orgánica
Máster en Química Fina y Molecular
Universidad de Murcia


Los carbenos metálicos pueden sufrir una multitud de transformaciones, y unos potenciales y seguros precursores de los mismos son los iluros[1] de azufre (sulfonio o sulfoxonio). Janakiran Vaitla et al. describen una serie de reacciones en cascada[2] que involucran derivados de carbenos de iluros de sulfoxonio para una síntesis eficiente y regioselectiva de indoles y pirroles.[3]
   Los indoles se obtienen mediante la reacción de una anilina con un iluro de sulfoxonio en medio ácido, utilizando un complejo de iridio (I) como catalizador y tolueno como disolvente (Esquema 1). La radiación de microondas es el método para calentar el medio de reacción.
Esquema 1: Síntesis de indoles. 1 = anilina sustituida; 2 = iluro de sulfoxonio; p-TSA = ácido p-toluensulfónico; COD = 1,5-ciclooctadieno; μW = microondas; 4 = indol sustituido.
   Por otro lado, los pirroles se obtienen por reacción de un β-enamino éster con el iluro de sulfoxonio (Esquema 2), siendo el resto de condiciones las mismas que con los indoles.
Esquema 2: Síntesis de pirroles. 6 = β-enamino éster; 2 = iluro de sulfoxonio; p-TSA = ácido p-toluensulfónico; COD = 1,5-ciclooctadieno; μW = microondas; 7 = pirrol sustituido.

   El mecanismo propuesto  por los autores (Figura 1) consiste en que el iluro de sulfoxonio 2 se activa con el Ir(I) y genera el carbeno metálico A. El carbeno es asimilado por la anilina para dar 3, que sufre una ciclación electrofílica catalizada por ácido para dar el indol 4. Alternativamente, el carbeno A puede ser asimilado por el éster 6 para dar 14, que se cicla en condiciones ácidas para dar el pirrol 7.
Figura 1: Mecanismo propuesto por los autores para la síntesis de indoles y pirroles desde iluros de sulfoxonio.

   Este nuevo método de síntesis es sencillo de realizar y permite obtener una amplia variedad de indoles y pirroles sustituidos  a partir de materiales de partida y catalizadores asequibles, utilizando además una fuente de calor no convencional (microondas) que es más eficiente energéticamente y que permite un control absoluto de los parámetros de reacción.[4]



[1] Iluro: Molécula dipolar neutra que contiene un átomo con una carga formal negativa (carbanión) unido a un heteroátomo con una carga formal positiva (N, P ó S generalmente). En la molécula, ambos átomos poseen un octeto completo de electrones.
[2] Reacción en cascada: También llamada “reacción tándem” o “reacción dominó”, es una serie de reacciones orgánicas intramoleculares consecutivas que ocurre a través de intermedios altamente reactivos.
[3] J. Vaitla,* A. Bayer y K. H. Hopmann, Synthesis of Indoles and Pyrroles Utilizing Iridium Carbenes Generated from Sulfoxonium Ylides, Angew. Chem. Int. Ed., 56, 4277 (2017).
[4] J. Berná, Bloque III. Otros Métodos de Activación., Métodos Avanzados en Química Orgánica, 12 (2017).



POLÍMEROS A PARTIR DE LÍQUIDOS IÓNICOS

María F. García


   El polímero tereftalamida de poli-p-fenileno (PPTA), es conocido con el nombre de las marcas Kevlar® y Twaron® y es una de las mejores aramidas aromáticas que se conoce. Su estructura rígida, que es es una concatenación de anillos aromáticos conectados por grupos de amida secundarios con orientación para. Esta rigidez, en combinación con la capacidad de formar una red amplia de enlaces de hidrógeno entre cadenas de polímero, promueve la cristalización del material, no existiendo un solo disolvente neutro que sea capaz de mantener el polímero PPTA en estado disuelto.
  Actualmente, en la industria se sintetiza utilizando como disolvente N-metilpirrolidona (NMP), un compuesto altamente tóxico, porque se absorbe rápidamente por la piel y las mucosas.
   Los líquidos iónicos ofrecen ventajas respecto al método convencional, de entre ellos el 3-metil-1-octilimidazolio cloruro ([C8MIM][Cl]) es el más idóneo para ser usado como medio de reacción para la reacción de policondensación, por el estado que tiene a temperatura ambiente y su estructura que es similar a la mezcla de NMP y CaCl2, por lo que la reacción transcurre con un mecanismo similar.



    Con este líquido iónico, se consigue la síntesis de PPTA con la masa molecular más alta hasta la fecha en la que se obtuvo por polimerización en un líquido iónico.
    En un artículo reciente del Prof. Binnemans de la Universidad Católica de Lovaina La Vieja (Bélgica) publicado en la revista de Ingeniería y Química Sostenible de la editorial ACS se describe todo el procedimiento experimental, así como la caracterización del polímero.

LA BIOMASA TRANSFORMADA EN COMBUSTIBLE POR LA ASISTENCIA DE MICROONDAS

Jean Carlos Ozuna

jueves, 4 de enero de 2018

SÍNTESIS CATALÍTICA DE DIARILFOSFINATOS DE SODIO Y SUS ÁCIDOS CORRESPONDIENTES

Rocío Villa Aroca

   Uno de los intereses científicos actuales trata sobre la importancia de los ácidos organofosfínicos R2P(O)OH, sus ésteres y sus sales. Una de las aplicaciones más destacadas es el uso de ligandos para la catálisis en el campo farmacológico y la extracción de metales.

   Para la de síntesis de los ácidos organofosfínicos es necesario el uso tricloruro de fósforo como material de partida, condiciones enérgicas y presencia de cloro gaseoso. Además, la arilación o alquilación se consigue mediante Grignard o Michaelis-Arbuzov. Estos acoplamientos comienzan con dicloruros de N,N-dialquilfosforamida (R2NPCl2) o dicloruros N,N-dialquilfosforámico [R2NP(O)Cl2] o alternativamente implican la reacción de fluoroboratos de arildiazonio con PCl3 en presencia de un catalizador (CuBr).
   El siguiente esquema de reacción muestra la síntesis de ácidos diarilfosfínicos por arilación de ésteres de H,H-fosfinato o sales de amonio y directamente apartir del NaH2PO2 monohidratado.[1]



   Posteriormente se continuó el estudios utilizando bromobenceno como sustrato, NEtPr2 como base y Pd(OAc)2/dppf o Pd(OAc)2/dppp como catalizadores y variando las condiciones con distintos ligandos.[1]



SÍNTESIS DE SALES QUIRALES DE PIRROLIDINIO A PARTIR DE MENTOL

Bohdana Markiv

   Determinadas estructuras cíclicas con grupos funcionales resultan interesantes debido a la posibilidad de incorporar elementos quirales a la estructura del catión o la modificación del anión en base a la futura aplicación de las mismas, lo cual incrementa la posibilidad de usar estas sales en síntesis como catalizadores o precursores quítales. En este caso se ha utilizado un terpenoide como es el mentol por su bajo coste y gran disponibilidad, además de que tiene tres centros quirales pudiendo resultar hasta ocho isómeros ópticos distintos.

    La síntesis de las distintas sales de pirrolidinio se ha llevado a cabo en tres etapas: en una primera etapa, el (1R,2S,5R)-(-)-2-isopropil-5-metilciclohexil-clorometiléter se sintetizó burbujeando un hidrocloruro gaseoso a través de la mezcla de (-)-mentol y paraformaldehído en tolueno; en un segunda etapa, se llevó a cabo la cuaternización de N - (2-hidroxietilo)pirrolidina con la formación de N-(2-hidroxietilo)-N-[(1R,2S,5R)-(-)-2-isopropil-5-metilciclohexil-1-cloruro de oximetil]pirrolidinio, con un 90% de rendimiento; y en una última etapa  se produce el intercambio del anión cloruro por otro, con aproximadamente un 90% de rendimiento. Esto se explica en la Figura 1.[1]


Fígura 1. Ruta de síntesis de sales de pirrolidinio quirales basadas en (-)–mentol.[1]

   Tras la síntesis de estas sales, las que tenían [NTf2] y [NPf2] como aniones, eran líquidas a temperatura ambiente, lo que implica que son líquidos iónicos ajustándose al a definición de los mismos. Esto supuso que podían ser usados como disolventes quirales en síntesis orgánicas. Para evaluar esta utilidad, se llevó a cabo una reacción Diels-Alder entre el ciclopentadieno y tres dienófilos tal como se indica en la Figura 2. Se comprobó finalmente que aumentó tanto el rendimiento como la estereoselectividad de la reacción en comparación con solventes análogos aquirales.
Fígura 2. Reacción del ciclopentadieno con tres dinenófilos.[1]
[1] Ewa Janus, Marcin Gano, Polish Journal of Chemical Technology, 2017, 19, 92—98.



SÍNTESIS DE DERIVADOS INDÓLICOS MEDIANTE REACCIONES CATALIZADAS POR Rh(II)

Juan Jesús González Sánchez


   El indol constituye la base de la estructura química de un gran número de compuestos de interés terapéutico, tales como el triptófano, la serotonina o el ácido lisérgico (precursor de la droga LSD). La presencia de grupos sulfuro sobre las posiciones C2 y C3 del indol confiere importante actividad biológica a esta clase de compuestos, habiéndose hallado de este modo derivados indólicos anticancerígenos, anti-VIH/SIDA y bloqueadores de canales de Ca2+ (Figura 1).
Figura 1. Ejemplos representativos de indol-sulfonas e indol-tioéteres biológicamente activos.

   Por todo ello, un grupo de investigadores de la Universidad de Zhejiang (República Popular de China) se ha centrado en la preparación de este tipo de heterociclos, sintetizando 2-amino-3-(ariltio)indoles mediante reacciones de acoplamiento C-S/N-C que requieren el uso de Rh(II) como catalizador (Esquema 1).

Esquema 1. Síntesis de 2-amino-3-(ariltio)indoles y 2-amino-3-(arilsulfonil)indoles.

   El proceso diseñado implica la formación de un intermedio Rh-carbeno (A), una reacción de acoplamiento C-S (B) y la posterior migración del grupo acilo (es decir, el acoplamiento N-C). Los productos finales son fácilmente oxidables a la forma sulfonílica empleando m-CPBA (ácido m-cloroperbenzoico), tal y como se muestra en el Esquema 1. Además, mediante reducción con SmI2 (diyoduro de samario), el grupo N-sulfonilo puede ser eliminado sin dificultad alguna.

   Una vez optimizadas las condiciones de reacción de esta ruta sintética, las posibilidades que estos compuestos podrían ofrecer debido a sus interesantes propiedades biológicas resultan realmente prometedoras.

martes, 2 de enero de 2018

FLUORINE: THE KEY OF MEDICAL DEVELOPMENT

M. Calles

   Synthesising organic products with fluorine atoms has a huge interest in the world of organic chemistry because of the introduction of fluorine in order to develop small-molecule drugs1-4. For this reason, there has been interest to produce pharmacologically fluoridated pyridines, since pyridines are part of the structure of a large number of pharmacologically significant compounds4. In this way, a study carried out for some researchers from Xiangtan University have developed a NH4I- based reductive system in which the oxime N-O bond is cleaved.
Scheme 1. Transition-Metal-Free Reduction of Oximes for Fluorinated Pyridines
   Using O-acyl oximes allows to construct heterocycles in an easy way due to the in-situ imine formation by reducing O-acyl oximes, which avoid the use of anhydrous solvents5. In this case, the researchers have developed an iodine-based system to reduce N-O bond of oximes using trifluoromethylated carbonyl compounds that couple with O-acyl oximes.

Scheme 2. Formation of N-Containing Heterocycles through Oxime N−O Reduction
   Furthermore, this protocol is highly regio and chemoselective, with tolerance to the presence of other functional groups and high yields are obtained comparing with traditional condensation methods for pyridine assembly.

[1] Ilardi, E. A.; Vitaku, E.; Njardarson, J. T. J. Med. Chem. 2014, 57, 2832.
[2] Kirk, K. L. J. Fluorine Chem. 2006, 127, 1013.
[3] Swain, C.; Rupniak, N. M. J. Annu. Rep. Med. Chem. 1999, 34, 51.
[4] Kiss, L. E.; Ferreira, H. S.; Learmonth, D. A. Org. Lett. 2008, 10, 1835.
[5] Kitamura, M.; Narasaka, K. Chem. Rec. 2002, 2, 268.



SÍNTESIS ENANTIOSELECTIVA DE DIHIDRODIBENZO[B,F][1,4]TIAZEPINAS MEDIANTE UNA REACCIÓN DE MANNICH CATALIZADA POR PROLINA

D. Poveda Otazo


   Las dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepinas son un tipo de compuestos heterocíclicos cuya estructura subyace en dos anillos de benceno fusionados a un anillo de siete miembros que contiene dos heteroátomos, nitrógeno y azufre (Figura 1).
Figura 1. Estructura de una dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepina funcionalizada.
   Por lo general, las moléculas que presentan este tipo de estructuras resultan especialmente atractivas debido a que exhiben propiedades farmacológicas muy interesantes (acción antiarrítmica, anticonvulsiva, antipsicótica, etc).

   Hasta ahora, los métodos sintéticos que recogía la literatura para obtener este tipo de moléculas se basaban en reacciones de adición nucleófila al enlace C=N de dibenzo[b,f][1,4]tiazepinas (Esquema 1). Sin embargo, en todos ellos se obtenían dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepinas racémicas.
Esquema 1. Síntesis de dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepinas por adición nucleófila.
   Un grupo de investigadores de la Universidad de Henan (China) liderado por el Prof. Wang ha desarrollado un nuevo procedimiento de catálisis asimétrica basado en la reacción de Mannich que permite obtener dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepinas funcionalizadas con una gran enantioselectividad (Esquema 2).[1] 
Esquema 2. Síntesis de dihidrodibenzo[b,f][1,4]tiazepinas sustituidas mediante una reacción de Mannich asimétrica.
   La reacción utiliza acetona como compuesto carbonílico y dibenzo[b,f][1,4]tiazepina como sustrato de imina. Como catalizador quiral se emplea (S)-prolina (Figura 2). Las condiciones de reacción han sido optimizadas encontrándose que una temperatura de 20 ºC, y el empleo de dimetilformamida (DMF) como disolvente, proporciona los mejores rendimientos y enantioselectividades.

Figura 2. Estructura de (S)-prolina.
   El Prof. You-Qing Wang y su equipo también han comprobado el alcance de esta reacción utilizando como sustrato alquilmetilcetonas asimétricas en lugar de acetona. Los resultados experimentales muestran también una alta enantioselectividad y elevado rendimiento para las distintas cetonas ensayadas. Sin embargo, en este caso se prefiere utilizar dimetilsulfóxido (DMSO) como disolvente de reacción.


[1] Z.-F. Deng, B. Huang, H. Xu, F. Shi, Y.-Q. Wang, Asian J. Org. Chem. 2017, 6, 1460.

REACCIÓN PERICÍCLICA EN LA NATURALEZA

Juan Carlos López López

   Las reacciones pericíclicas son aquellas en las que los electrones se mueven de forma concertada dando lugar a una estructura cíclica, siendo muy útiles en síntesis orgánica. Estas reacciones no suelen ser muy frecuentes en la naturaleza, pero se ha identificado una enzima que cataliza tres reacciones pericíclicas en la ruta bioquímica que produce el producto natural de los hongos leporina C.[1,2]

Esquema 1. Síntesis de leporina C por acción de la enzima Lepl.[1,2]

   Esta enzima se llama Lepl y actúa deshidratando un precursor de leporina para generar un intermedio reactivo, que puede experimentar una reacción de hetero-Diels-Alder para producir leporina C, o realizar una reacción Diels-Alder intramolecular para producir un intermedio diferente que sufre un reagrupamiento de Claisen dando lugar a leporina C (Esquema 1).


  Las reacciones pericíclicas suelen realizarse a altas temperaturas y puede llegar a ser difícil controlar la regioselectividad y la estereoquímica de los productos. En cambio, este tipo de enzimas sirven para catalizar reacciones pericíclicas en condiciones suaves con la formación selectiva de los productos.

[1] B. Halford,  Enzyme coordinates pericyclic trifecta, C&EN, 2017, 95, 7.
[2] M. Ohashi, F. Liu, Y. Hai, M. Chen, M. Tang, Z. Yang, M. Sato, K. Watanabe, K. N. Houk and Y. Tang, SAM-dependent enzyme-catalysed pericyclic reactions in natural product biosynthesisNature, 2017, 549, 502.