Preparação de um Hexahelicene Corannulene-funcionalizado por cobre (I) catalisada por cicloadição alcino azida de unidades não planar aromáticos policíclicos

O objetivo geral deste protocolo é sintetizar um hexaheliceno funcionalizado com coranuleno, um composto orgânico complexo composto por três unidades poliaromáticas não planares montadas por meio de química click. O método consiste em um conjunto de seis etapas reacionais em uma síntese que utiliza diversos procedimentos orgânicos comuns, como reações de radicais livres, acoplamento carbono-carbono ou química click.

A principal vantagem deste método é que, com modificações sutis dessas reações bem conhecidas, é possível obter resultados semelhantes para compostos policíclicos aromáticos não planares. Este método pode fornecer informações sobre a química dessa família especial. Como seu comportamento não é tão semelhante ao de compostos aromáticos planares, ele também pode ser aplicado a sistemas como tetratiavalenos estendidos ou anulenos de 7 membros.

Tivemos inicialmente a ideia deste protocolo em nosso trabalho com reconhecimento hospedeiro-convidado ao tentar montar duas unidades coriônicas em um esqueleto de heliceno. Para iniciar a debrominação, pese 0,356 g de heliceno 2,15-dimetil-hexílico, 374 g de N-bromosuccinimida recristalizada recentemente e 24 mg de peróxido de benzoíla.

Coloque todos os sólidos em um frasco de Schlenk de 100 ml com um bastão de agitação magnético. Submeta os sólidos à atmosfera de nitrogênio por meio de três ciclos de evacuação de gás seguidos de reenchimento com gás inerte na linha de Schlenk. Em seguida, adicione 21 ml de tetraclorometano.

Degase a solução pelo mesmo processo de evacuação e reenchimento com agitação vigorosa. Tenha cuidado para evitar perda maciça do solvente. Refluxe a mistura a 77 graus Celsius, utilizando um banho de óleo durante quatro horas.

A reação pode ser acompanhada por ressonância magnética nuclear de prótons ou espectroscopia de RMN. Dupletos entre 3,7 partes por milhão e 4,0 partes por milhão devem aparecer, indicando a presença de grupos metilênicos diastereotópicos. Após a conclusão, resfrie a mistura até a temperatura ambiente e remova o solvente sob vácuo.

Monte uma armadilha cheia com nitrogênio líquido para evitar contaminação da bomba. Redissolva o produto bruto em 30 ml de diclorometano. Em seguida, transfira a solução para um balão de fundo redondo e misture com 4 g de gel de sílica.

Concentre a mistura em um evaporador rotativo. Enquanto isso, preencha uma coluna com gel de sílica previamente misturado com hexano e acetato de etila como fase móvel. Adicione a mistura ao topo da coluna e, em seguida, adicione uma camada de 2 cm de areia.

Despeje cuidadosamente a nova fase móvel. Realize a cromatografia coletando frações em tubos de ensaio com 20 ml por tubo e 4 ml por tubo próximo à solução do produto esperado. Verifique as frações por cromatografia em camada delgada com a mesma fase móvel e visualize sob luz ultravioleta.

O produto esperado deve eluir com um fator de retenção de 0,35 como um óleo amarelo após combinar todas as frações desejadas e remover o solvente no evaporador rotativo. Para realizar a síntese, pese 0,103 g de 2,15 bis-bromometil-hexaheliceno e 0,390 g de azoteto de sódio. Coloque ambos os sólidos em um frasco Schlenk de 50 ml equipado com um bastão de agitação magnética e coloque sob atmosfera de nitrogênio.

Em seguida, misture 8,6 ml de tetra-hidrofurano com 5,2 ml de água e despeje a mistura de solventes no frasco Schlenk. Após desgaseificar a solução, refluja a 65 graus Celsius por três horas. Verifique a reação por RMN de próton.

Os sinais do grupo metileno devem deslocar-se para 3,75 partes por milhão. Em seguida, resfrie a mistura até a temperatura ambiente e remova o tetra-hidrofuranol sob vácuo. Então, dilua a amostra com 50 ml de água.

Transfira a mistura para um funil de separação e extraia três vezes com 40 ml de diclorometano. Combine todas as fases orgânicas e lave com 50 ml de água destilada. Purifique o produto bruto por cromatografia em coluna sobre gel de sílica utilizando hexano acetato de etila como fase móvel, obtendo um óleo amarelo com fator de retenção de 0,38.

Corresponde ao 2,15 bis-asometilhexaheliceno. Deve-se obter 70 mg, o que corresponde a um rendimento de 80%. Neste ponto do procedimento, existem mais três etapas para obter uma carbolina etinílica. As reações envolvem uma substituição eletrofílica aromática assistida por micro-ondas, seguida por acoplamento de Sonogashira e uma subsequente desproteção profunda.

Todos esses procedimentos são detalhados no protocolo textual. Pese 15,3 mg de dois 15 bis asomethylhexahelicine, 20,0 mg de ethinyl carnoline, 1,4 mg de sal sódico do ácido ascórbico e 1,7 mg de sulfato de cobre dois pentahidratado. Coloque todos os sólidos em um frasco Schlenk de 50 ml equipado com uma barra magnética e coloque sob atmosfera de nitrogênio.

Uma etapa muito crítica é dessgaseificar completamente a mistura de solventes. Misture 3 ml de água e 12 ml de tetra-hidrofuran e despeje a mistura no frasco de Schlenk. Dessgaseifique a solução completamente.

Um segundo ponto importante é verificar periodicamente a reação para garantir um bom volume de solvente e temperatura. Caso contrário, a reação pode exigir um tempo maior para composição etinílica. Aqueça a 65 graus Celsius por três dias com um condensador conectado à parte superior do frasco.

Verifique a reação periodicamente para controlar a temperatura, a agitação e o volume do solvente. Analise a reação por RMN de próton. O sinal em 3,48 partes por milhão deve desaparecer e deslocar-se para 7,27 partes por milhão, indicando o consumo de etinil carnolina e a presença da unidade de triazol.

Quando terminado, remova o tetra-hidrofurano sob vácuo e dilua com 20 ml de água. Transfira a mistura para um funil de separação e enxágue o frasco com 20 ml de diclorometano. Após extrair a mistura três vezes com diclorometano, reúna todas as fases orgânicas em um balão de fundo redondo e concentre em um evaporador rotativo.

Purifique o produto bruto por cromatografia em coluna sobre gel de sílica, eluindo com hexano e acetato de etila, para obter o sólido amarelo pálido com fator de retenção de 0,59. Deve-se obter 27 mg, correspondendo a um rendimento de 75%. A carnolina e a 2,15-dimetilhexahelicina podem ser preparadas seguindo os métodos atuais de forma direta e com rendimentos muito bons. Ambos os caminhos reacionais compartilham uma molécula comum: o 2,7-dimetilnaftaleno como material de partida.

De acordo com a rota sintética apresentada, o composto final foi preparado em seis etapas a partir das moléculas mencionadas, resultando em uma síntese divergente a convergente. A montagem final baseia-se na famosa estratégia de cicloadição de azida e alquino catalisada por cobre 1, conhecida como reação de clique. Seguindo este procedimento, uma molécula orgânica complexa capaz de estabelecer interações supramoleculares com fulerenos pode ser preparada em tempos razoáveis e com bons rendimentos.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como aplicar com êxito reações conhecidas na química orgânica tradicional para desenvolver uma abordagem de múltiplas etapas na construção de moléculas policíclicas aromáticas complexas, não planares e com propriedades interessantes.