QUÍMICA DE HETEROCICLOS II

Palladium-Catalyzed Formal (5 + 2) Annulation between ortho- Alkenylanilides and Allenes

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QUÍMICA DE HETEROCICLOS II

IDEA PRINCIPAL

• Se describe una reacción que proporciona un método práctico para obtener esqueletos de 2,3-dihidro-1H-benzo[b]azepina.

• La transformación consiste en una cicloadición formal catalizada por paladio (5+2) e implica una activación de enlace C-H.

• Lo que ocurre con los precursores del alquenilfenol, la activación del C-H en caso de las anilidas implica un proceso de Metalación-Desprotonación Concertada.

REACCIÓN GENERAL

PROCEDIMIENTO A

• Ensayos de identificación de sustituyentes del átomo de N, que favorecieran la obtención del producto deseado

RESULTADOS PROCEDIMIENTO A

PROCEDIMIENTO B

• Ensayos con diferentes alenos

RESULTADOS PROCEDIMIENTO B

• Ensayos con alenos

PROCEDIMIENTO C

• Ensayos con respecto al radical del C5 (Alqueno)

EXPERIMENTOS CONTROLADOS EN AUSENCIA DEL ALENO

• Al realizar experimentos con el sustrato 1a (anilida), en ausencia del aleno, usando las condiciones de reacción estándar, revelaron la formación de una mezcla de productos a partir de la cual se podría aislar la Indolina (4ª) y el Indol (5a)con un rendimiento global del 18%

ANÁLISIS CON DFT

• Se realizaron mediciones usando herramientas de química teórica como el programa Gaussian 03 y Gaussian 09 con nivel de teoría DFT y base 6-31G, los cuales son usados para calculo de propiedades termodinámicas en fase gaseosa.

• Primero se realizaron optimizaciones de geometría de cada una de las estructuras.

• Se corrieron cálculos de frecuencias para obtener datos de la entalpía y la energía libre de Gibbs.

• Se realizó un calculo para determinar  la energía total del estado de transición  y posteriormente se uso un cálculo de IRC para determinar la energía durante el avance de reacción.

ANÁLISIS CON DFT

• Los resultados obtenidos en cada uno de los cálculos se utilizaron para:

• Presumir la estabilidad de las moléculas de acuerdo a la energía total obtenida en la optimización de geometrías.

• Visualizar la geometría óptima del catalizador para que la reacción se diera de la manera esperada (regioselectiva y estereoselectivamente).

• Definir si la reacción es exotérmica o endotérmica con los cálculos de IRC y estado de transición.

MECANISMO DE REACCIÓN

• ETAPAS:

• Paladio 0 con dos ligantes se oxida con acetato de cobre (II) para formar acetato de paladio (II).

• Reacciona el acetato de paladio(II) con la anilida produciendo una liberación de H+.

• Formación de enlace Pd-N y un enlace de coordinación con el carbono insaturado 5 (alqueno).

• Desprotonación del carbono 5 formando enlace Pd-C completando paladaciclo de 6 miembros.

MECANISMO DE REACCIÓN

5. Interacción entre el paladaciclo con el aleno seleccionado (coordinación del aleno).

6. Inserción migratoria regioselectiva para dar un paladaciclo alílico (VI´)

7. Eliminación reductora hacia los productos benzazepina.

8. La especie de Pd(0) resultante se vuelve a oxidar a Pd(II) por la reacción con  Cu(OAc)2  y el aire.

CONCLUSIONES:        

• El papel beneficioso de la Et3N como reactivo no está definido pero se presume que facilita la formación del enlace N-Pd junto con el ácido acético formado, evitando vías secundarias que implican una activación de Pd (II) y reacciones con el alqueno.

• La activación del enlace C-H en el caso de las anilidas parece implicar un proceso de CMD

• Probablemente el par electrónico del átomo de nitrógeno no está disponible para al conjugación con el anillo aromático y como consecuencia el grupo alqueno es menos propenso a formar una especie de tipo I(trabajo previo).

• La reacción proporciona una forma rápida y práctica de obtener benzazepinas y representa unos pocos ejemplos de la síntesis de siete anillos amoldados a través de anhelaciones que implican ruptura de enlaces dobles C-H.

GRACIAS.

ANEXOS        

NOMBRES Y ESTRUCTURAS DE LOS COMPUESTOS UTILIZADOS Y OBTENIDOS EN EL EXPERIMENTO:

Esquema 2. Reacción con diferentes alenos:

1a:

• 1,1,1-trifluoro-N-(2-(prop-1-en-2-yl)phenyl)methanesulfonamide (O-alquenilanilida)

Sustituyente Tf:

Trifilo - Trifluorometano-sulfonilo:

• 3aa: 3-cyclohexylidene-5-methyl-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 3ab: 5-methyl-3-(propan-2-ylidene)-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 3ac: 3-(diphenylmethylene)-5-methyl-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1Hbenzo[b]azepine

• 3ad: (Z)-5-methyl-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-3(1-(trimethylsilyl)ethylidene)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 3ae: (E)-5-methyl-3-(1-phenylethylidene)-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 3af: (Z)-13-methyl-5-((trifluoromethyl)sulfonyl) 5a,6,7,8,9,10-hexahydro-5H benzo[b]cycloocta[f]azepine

• 6ag: (E)-3-benzylidene-2,2,5-trimethyl-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 3ah: 2-hexyl-5-methyl-3-(propan-2-ylidene)-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

• 6ah: (E)-3-heptylidene-2,2,5-trimethyl-1-((trifluoromethyl)sulfonyl)-2,3-dihydro-1H-benzo[b]azepine

Gaussian 03 es producido por Gaussian Inc., es un sistema de programas conectados para ejecutar una variedad de cálculos de estructura electrónica. Capaz de predecir muchas propiedades moleculares y reacciones químicas, incluyendo:

• Energías y estructuras moleculares.

• Energías y estructuras de estado de transición.

•  Frecuencias vibracionales.

•  Espectros infrarrojo y Raman.

• Propiedades termodinámicas.

• Energías de reacción y de enlace.

• Trayectorias de reacción.

• Orbitales moleculares. Cargas atómicas.

•  Apantallamiento en resonancia magnética nuclear y susceptibilidad magnética.

• Afinidades electrónicas y potenciales de ionización. Polarización e hiperpolarización.

• Potenciales electrostáticos y densidades electrónicas.

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