Desenvolvimento de novos catalisadores quirais para alquilação e redução

Palavras-chave: Síntese assimétrica

O plano de trabalho que deu lugar a esta dissertação visava o desenvolvimento de novos catalisadores quirais adequados a processos catalíticos enantiosselectivos de alquilação e redução de aldeídos e cetonas. São processos que permitem obter álcoois secundários quirais (com ou sem aumento da cadeia carbonada), compostos com largo espectro de aplicação, nomeadamente como materiais de partida para a síntese de compostos biologicamente activos. A primeira parte deste trabalho dirigiu-se à concepção de estruturas e ao estabelecimento de sequências sintéticas simples adequadas à obtenção de novos catalisadores quirais, partindo de precursores de baixo custo. Concentrámo-nos portanto na exploração de compostos naturais quirais acessíveis, como o ácido (+)-canfórico, o ácido L-tartárico ou seus derivados, o ácido L-málico, etc. Sobre estes e outros compostos, como a D-pantolactona e o ácido L-citramálico, efectuámos modificações estruturais que conduzissem a ligandos com várias funcionalidades como diaminas, aminossulfonamidas, dissulfonamidas, dióis e aminoálcoois. Os ligandos desenvolvidos, alguns novos, outros já conhecidos, foram ensaiados em reacções de alquilação de aldeídos e na redução de cetonas. As alquilações foram efectuadas centrando-se na utilização de dietilzinco como reagente alquilante e benzaldeído como substrato modelo. Alguns dos ligandos, em função das suas características electrónicas, foram estudados na alquilação catalisada por um ácido de Lewis, Ti(O^i Pr)4. As condições de reacção (na presença ou ausência do reagente de titânio) foram optimizadas, nomeadamente no que respeita à temperatura e solvente. De entre os vários ligandos estudados as di-hidroxipirrolidinas (que são β-aminoálcoois) foram os que apresentaram melhores resultados na alquilação com dietilzinco e excessos enantioméricos que atingiram valores de 74%. O nosso melhor ligando foi ensaiado com outros substratos aromáticos, tendo-se verificado que grupos dadores de electrões no anel conduzem a ee da mesma ordem de grandeza dos obtidos com o benzaldeído e que grupos sacadores de electrões originam uma diminuição considerável do ee. Com o objectivo de obter melhores ee e esclarecer qual o efeito da presença do segundo grupo hidroxilo, das di-hidroxipirrolidinas, nas reacções de alquilação, estudou-se um conjunto de outros ligandos de estrutura análoga, com apenas um grupo hidroxilo. Neste conjunto incluíam-se ligandos derivados do ácido málico com diferentes substituintes no nitrogénio do anel pirrolidínico (grupos benzilo, naftilmetilo e1-feniletilo – de configuração R e S). Verificámos que os ee eram inferiores aos da di-hidroxipirrolidinas, o que nos permitiu concluir que a presença do segundo hidroxilo é importante para uma boa indução de quiralidade. Sintetizámos ainda dois novos ligandos com maior impedimento no anel da pirrolidina, um derivado da pantolactona, com dois grupos metilo no carbono 4 do anel, e outro derivado do ácido citramálico, com um grupo metilo no carbono 3, o mesmo que contém o grupo hidroxilo. Para o primeiro ligando o ee obtido é da mesma ordem de grandeza dos obtidos com os ligandos derivados do ácido málico e para o segundo o ee é inferior, o que revela que neste caso a introdução de maior impedimento não contribuiu para uma melhoria da indução de quiralidade. Já no final deste trabalho preparámos ainda uma di-hidroxipirrolidina com um dos grupos hidroxilo protegido com metoximetano e verificámos que o ee obtido é substancialmente inferior ao obtido com o mesmo ligando, sem este grupo protegido, evidenciando que a presença do segundo grupo hidroxilo é responsável pela melhor indução de quiralidade observada para as di-hidroxipirrolidinas. Os ligandos com características mais acídicas, como as dissulfonamidas e as aminossulfonamidas, foram ensaiados na alquilação do benzaldeído na presença de Ti(O^i Pr)4. Embora as conversões obtidas com alguns destes ligandos fossem bastante elevadas, eles não se revelaram eficientes na indução de quiralidade. As dissulfonamidas, aminossulfonamidas, diaminas e dióis sintetizados não são β-funcionalizados pelo que formam quelatos de 6, 7 ou 8 membros com o metal, pouco rígidos, o que pode explicar os resultados obtidos. Os ligandos sintetizados foram também ensaiados em reacções de hidrogenação por transferência de cetonas, utilizando isopropanol como dador de hidrogénio, KOH como base e [Ru(p-cimeno)Cl2]2 como precursor metálico. Os nossos ligandos revelaram-se pouco activos, pelo que as reacções foram efectuadas a 80 ºC. Apesar disso, as conversões foram baixas ou moderadas e nenhum dos sistemas se mostrou eficiente em termos da indução de quiralidade. Ao contrário do observado nas alquilação, as di-hidroxipirrolidinas revelaram-se ligandos menos eficientes do que a hidroxipirrolidinas, quando utilizados em processos de redução

Área científica: Ciências Exactas e Naturais