Síntesis eficiente de bencenos polifuncionalizados en el agua a través de la benzaninulación promovida por el persulfato de compuestos insaturados y alquinos
Summary
Se notifica una benzanulación libre de metales promovida por el persulfato de compuestos insaturados y alquinos en agua hacia la síntesis de bencenos polifuncionalizados sin precedentes.
Abstract
Las reacciones de benzanulación representan un protocolo eficaz para transformar bloques de construcción acíclicos en esqueletos de benceno estructuralmente variados. A pesar de los enfoques clásicos y recientes hacia los bencenos funcionalizados, en los métodos libres de metales acuáticos sigue siendo un desafío y representa una oportunidad para ampliar aún más el conjunto de herramientas utilizadas para sintetizar compuestos de benceno polisustituido. Este protocolo describe una configuración experimental operativamente simple para explorar la benzaninulación de compuestos y alquinos insaturados para permitir anillos de benceno funcionalizados sin precedentes en altos rendimientos. El persulfato de amonio es el reactivo de elección y aporta ventajas notables como estabilidad y fácil manejo. Además, el uso del agua como disolvente y la ausencia de metales confieren más sostenibilidad al método. Un procedimiento de trabajo modificado que evita el uso de agentes de secado también añade comodidad al protocolo. La purificación de los productos se realiza utilizando sólo un tapón de sílice. El alcance del sustrato se limita actualmente a los alnifinos terminales y a los compuestos alifáticos insaturados.
Introduction
Los bencenos funcionalizados son posiblemente los precursores más empleados en química orgánica sintética1,2. Se encuentran en la corriente principal de productos farmacéuticos, productos naturales y materiales orgánicos funcionales. Se han notificado enfoques potentes para la construcción de derivados de benceno polisustituido y, entre ellos, métodos bien establecidos como sustitución nucleófila o electrofílica aromática3, reacciones de acoplamiento cruzado4 y metalización dirigida5 son enfoques predominantes. Sin embargo, la aplicación generalizada de estas estrategias puede verse obstaculizada por problemas limitados de alcance del sustrato, reacción excesiva y regioselectividad.
Las reacciones de ciclación tándem representan una alternativa muy atractiva a los métodos clásicos para la construcción rápida de bencenos funcionalizados de forma atom-económica6,7,8. En este marco, las reacciones de benzanulación representan un protocolo adecuado para transformar eficazmente bloques de construcción acíclicos en valiosos esqueletos de benceno. Esta clase de reacción es una metodología versátil que presenta una variedad de materias primas químicas, mecanismos y condiciones experimentales9,10,11.
El objetivo de nuestro estudio es desarrollar un protocolo simple y práctico para una reacción de benzanulación para generar anillos de benceno funcionalizados sin precedentes. Con este fin, nos propusimos explorar una benzaninulación mediada por persulfato y libre de metales en el agua que emplea materias primas químicas baratas (compuestos y alquinos insaturados).
Se pueden señalar varias ventajas sobre los métodos reportados en la literatura. Las transformaciones sin metales tienen todos los atributos necesarios para cumplir con los requisitos del desarrollo sostenible. Sólo por mencionar pocos, no hay necesidad de la eliminación costosa y desafiante de trazas metálicas de los productos deseados; las reacciones son menos sensibles al oxígeno y la humedad, lo que facilita su manipulación y el proceso general suele ser menos costoso12. Las sales de persulfato son estables, fáciles de manejar y sólo generan sulfato como subproducto, añadiendo así impulso a la iniciativa de química verde para minimizar la contaminación de residuos13. El agua se considera un disolvente verde adecuado para reacciones orgánicas: no es tóxico, no inflamable, tiene un olor muy bajo y está disponible a un bajo costo. Incluso los compuestos orgánicos insolubles en agua se pueden emplear utilizando “en el agua”14 suspensiones acuosas y estos protocolos sintéticos sencillos han estado ganando cada vez más atención durante los años.
Nuestras condiciones de reacción optimizadas y el sencillo procedimiento de elaboración/purificación proporcionan acceso a varios anillos de benceno funcionalizados que ofrecen una gran cantidad de oportunidades para una mayor funcionalización.
Protocol
Representative Results
Discussion
El método aquí reportado fue diseñado para ser una configuración experimental muy simple y suave para la síntesis de bencenos polifuncionalizados en agua15. En nuestras condiciones pudimos observar excelentes rendimientos para los productos a través del uso de persulfato de amonio. Se debe utilizar una solución acuosa de persulfato recién preparada; sin embargo, el persulfato de amonio sólido también se puede emplear sin pérdida de rendimiento. La atención a la temperatura del medio de…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a la Fundación de Amparo a La Pesquisa del Estado de Sao Paulo (FAPESP, Sao Paulo, Brasil) por su apoyo financiero (Grant FAPESP 2017/18400-6). Este estudio fue financiado en parte por la Coordenao de Aperfei-oamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código Financiero 001.
Materials
| Ammonium persulfate | Vetec | 276 | |
| Chloroform-D, (D, 99.8%) | Sigma Aldrich | 570699-50G | |
| 2-cyclohexen-1-one >95% | Sigma Aldrich | C102814-25ML | |
| Ethyl Acetate, 99.9% | Synth | 01A1010.01.BJ | ACS |
| Hexanes, 98.5% | Synth | 01H1007.01.BJ | ACS |
| Phenylacetylene 98% | Sigma Aldrich | 117706-25ML | |
| Silica Gel (SiO2) | Fluka | 60738-5KG | pore size 60 Å, 35-70 μm particle size |
| Thin-layer chromatography plates | Macherey-Nagel | 818333 | 0.20 mm silica gel 60 with fluorescent indicator UV254 |
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