INVESTIGADORES
MARTIN Sandra Elizabeth
congresos y reuniones científicas
Título:
Nueva Alternativa Sintética de Ligandos Derivados de Arsanos y Fosfanos
Autor/es:
SANDRA E. MARTÍN; PAULA M. UBERMAN; MARIO N. LANTERI
Lugar:
Olavaría, Buenos Aires, Argentina
Reunión:
Congreso; XXV Congreso Argentino de Química (AQA); 2004
Institución organizadora:
Asociación Química Argentina
Resumen:
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NUEVA ALTERNATIVA SINTÉTICA DE LIGANDOS DERIVADOS DE
ARSANOS Y FOSFANOS.
Paula M. Uberman, Mario N. Lanteri, Sandra E. Martín.
INFIQC ? Dpto. de Química Orgánica. Facultad de Ciencias Químicas.
Universidad
Nacional de Córdoba. Cuidad Universitaria- 5000. Córdoba,
Argentina.
E-mail: martins@dqo.fcq.unc.edu.ar
A.
INTRODUCCIÓN
En
la actualidad, uno de los principales objetivos de la síntesis química es el desarrollo
de nuevos procesos que permitan la formación de productos selectivamente.
Principalmente,
se ha puesto empeño por encontrar procesos que sean casi tan eficientes como
los sistemas enzimáticos; tal es el caso de las reacciones que utilizan
auxiliares, ligandos y catalizadores quirales.1 Sin
embargo, proporcionar nuevos procesos
estereoselectivos
sigue siendo un área de creciente interés. Se están llevando a cabo grandes
esfuerzos para desarrollar la catálisis asimétrica para aplicarla a procesos industriales.
El
objetivo general de este trabajo es la obtención y modificación de ligandos
quirales;
ya que la reactividad y selectividad de los complejos organometálicos son factores
que se encuentran directamente relacionados con los ligandos unidos al metal, debido
a que los efectos estéricos y propiedades electrónicas de estos son los que dirigen
la actividad del catalizador.2
Los
fosfanos terciarios han mostrado ser de gran importancia en los procesos de catálisis
con metales de transición, y han recibido notable atención como ligandos en reacciones
de catálisis asimétrica. Así mismo, existe un renombrado interés en la obtención
de organoarsanos, debido a sus aplicaciones como versátiles ligandos y reactivos
en síntesis orgánica. Inclusive, en algunas reacciones los arsanos han mostrado
ser ligandos más eficientes que los fosfanos.3
Está
bien establecido que los bis-fosfanos son ligandos muy eficaces en el campo de la
catálisis asimétrica. Uno de los ligando más ampliamente utilizado de éste tipo
es el ligando de Trost (1a, Z=P) el cual ha sido empleado en reacciones
de alilación catalizadas con paladio, alquilación de enolatos de cetonas, o
aril alquilaciones asimétricas.4
El
propósito de éste trabajo es obtener 1a y ligandos homólogos de arsénico
1b, los cuales no han sido descriptos hasta el momento, mediante el
desarrollo de nuevas alternativas sintéticas que permitan incorporar distintos
grupos funcionales en los anillos aromáticos de 1, y así evaluar el
inexplorado campo del efecto electrónico de estos ligandos en reacciones de
catálisis asimétrica.
Es
conocido, que vía la reacción de SRN1
pueden obtenerse fosfanos terciarios por reacción fotoestimulada de Ph2P- con
haloarenos. No obstante al emplear el anión Ph2As- con
determinados haloarenos se observan productos de scrambling.5
Las
metodologías sintéticas propuestas para la sítesis de 1b incluyen tres
etapas principales (Esquema 1 y 2), siendo la etapa crucial de nuestro estudio
la introducción de difenilarsano en el anillo aromático vía la reacción de
Stille por transferencia a partir de estannanos del tipo R3SnAsPh2 formados
in situ. Esta metodología la hemos desarrollado recientemente, permitiendonos
obtener con muy buenos rendimientos tanto fosfanos como arsanos sustituidos.6, 7
B.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las
dos vías sintéticas propuestas para la formación de 1a y 1b, las
cuales se muestran en los Esquemas 1 y 2 involucran, la resolución del
1,2-diaminociclohexano racémico para obtener la sal 2, la formación de
bis-amidas enantiómericamente puras 3 y 4 a partir de la sal.
Posteriormente, o bien la reacción de SRN1
con iones PPh2- en amoníaco líquido para la obtención de 1a, o la reacción
de arsinación vía la reacción de Stille por transferencia a partir de
estannanos del tipo n-Bu3SnAsPh2 formados
in situ para la formación de 1b.
El
paso de síntesis inicial corresponde a la resolución de la mezcla racémica de
1,2- diaminociclohexano por reacción con el ácido L-tartárico, lo cual lleva a
la formación de la sal de monotartrato cristalina
(R,R)-(+)-trans-diaminociclohexano-L-tartrato (2), Esquema 1. Este
proceso ocurre con muy buenos rendimientos, llevando a una separación efectiva
de los enantiómeros tal como se encuentra descrito en bibliografía.8
A
partir de 2 y por reacción con cloruro de 2-bromobenzoilo se obtuvo 3
(91%), que por reacción fotoestimulada con iones PPh2- en
amoníaco líquido vía el mecanismo
SRN1 da
1a con un 82% de rendimiento.
Recientemente
hemos presentado una nueva estrategia para la obtención de triarilarsanos
sustituidos a partir de trialquilestanilarsanos (R3SnAsPh2) y
halogenuros de arilo, por reacción de transferencia catalizada con Pd(0)
(reacción de tipo Stille) en un solo paso.7 El
uso de AsPh3 como sustrato de partida, la tolerancia a muchos sustituyentes y
la factibilidad de una reacción del tipo one-pot, hace de este método un
procedimiento versátil y útil para la síntesis de arsanos terciarios. Nos
propusimos en este trabajo extender el uso de estas reacciones para la
formación de homólogos de arsénico del ligando de Trost. Se idearon dos
alternativas para efectuar la arsinación: i) ya sea realizar la reacción de
transferencia sobre el ácido o-iodobenzoico para generar el ácido
(2-difenilarsano)benzoico y luego en una serie de pasos posteriores llevar a
cabo la formación de 1b, Esquema 2, ó ii) efectuar el proceso de
arsinación sobre la bisamida 4, Esquema 2.
C.
CONCLUSIONES
Las
alternativas sintéticas propuestas en este trabajo han mostrado ser una
excelente vía para la obtención del ligando de Trost (1a, Z=P). En un
intento por ampliar las aplicaciones de ésta metodología, se planeó la síntesis
del homologo de arsénico (1b, Z=As). Si bien la metodología propuesta
para la arsinación de anillos aromáticos ha mostrado ser una excelente
alternativa para la formación de arsanos funcionarizados,7 hasta
el momento estamos trabajando en la búsqueda de las condiciones apropiadas para
la obtención del ligando 1b.
D.
SECCIÓN EXPERIMENTAL
D.1-Procedimiento
general para la resolución de la mezcla racémica de trans-1,2-
diaminociclohexano.
Este
procedimiento se realizo tal como se encuentra descrito en literatura.8 Para
ello se utilizo uno de los enantiómeros del ácido tartárico con el fin de
producir la cristalización selectiva de uno de los diasterómeros formados. Como
resultado se obtiene la sal de monotartrato cristalina
(R,R)-(+)-trans-diaminociclohexano-L-tartrato (1, Esquema 1); mientras
que el diasterómero (S, S) permanece en solución, lo cual permite la separación
por filtración.
D.2-Procedimiento
general para la formación de bis-amida.
El
siguiente procedimiento es representativo de estas reacciones. Se colocaron 300
mg de la sal (R,R)-(+)-trans-diaminociclohexano-L-tartrato (1,11 moles) en 15
mL de éter etílico y se le adicionaron 9 mL de una solución de NaOH 2M,
obteniéndose una mezcla bifásica. Lentamente, se agregaron 0,45 mL (3,43 moles)
de cloruro de 2-iodobenzoílo observándose la formación de un precipitado
blanquecino. La mezcla fue agitada a temperatura ambiente durante 30 minutos.
Al cabo de este tiempo, la mezcla de reacción fue acidificada con HNO3 (conc.)
hasta alcanzar un pH aproximadamente de 2 y extraída con 60 mL de acetato de
etilo. La fase orgánica fue secada con MgSO4 anhidro.
La purificación del sólido fue llevada a cabo mediante recristalización en cloroformo.
D.3-Procedimiento
general para la preparación de arildifenilarsanos.
El
siguiente procedimiento es representativo de estas reacciones. En un balón de
tres bocas de 500 mL, equipado con un condensador dewar y un agitador
magnético, se destilan 300 mL de amoníaco previamente secado con Na metálico.
Se adiciona AsPh3 (1 mmol) y luego Na metálico (2 mmol) en pequeñas porciones. La
adición de Na continúa hasta que la mezcla de reacción permanece azul (debido
al exceso de electrones solvatados) por 20 min., luego se dejó evolucionar
hasta la decoloración de la solución a naranja. A esta solución se le agrega t-BuOH
para decolorar y luego 1 mmol extra para neutralizar los aniones amiduros
formados. Luego de que el anión Ph2As- se
ha formado (solución naranja claro), se adiciona n-Bu3SnCl
(1 mmol) y se deja evaporar el NH3. La
evaporación deja un residuo sólido de color blanco, el cual es disuelto en
solvente orgánico anhidro (DMF o tolueno). Esta solución es agregada vía
cánulas y jeringas en un tubo de Schlenk. En el tubo fue previamente colocado
el (Ph3P)PdCl2 (0,015 mmol) y el sustrato. La mezcla de reacción se calentó a
80-130 ºC por 24 hs. con agitación.
Transcurrido
este tiempo se agrego agua y CH2Cl2 para
llevar a cabo la extracción. La fase orgánica obtenida se seca con MgSO4 anhidro.
E.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Synthesis?, VCH. Weinheim, 1993.
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Auxiliaries and Ligands in Asymmetric Synthesis?,
Wiley-Interscience Publication, 1995. b)
Whitesell, J. K. Chem. Rev. 1989,1581. c)
Rosini, C.; Franzini, L.; Raffaelli, A.;
Salvatori, P. Synthesis 1992, 503. d) Pu, L.
Chem. Rev. 1998, 98,
2405.
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Chem. Soc. 1991, 113, 9585. b)
Namyslo, J.C.; Kaufmann, D. E. Synlett 1999,
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4. a) Trost, B.M.; Schroeder, G. M. J.
Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6759. b) Trost,
B.M.; Toste, F.D. J. Am. Chem. Soc. 1998,
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5. Rossi, R. A.; Alonso, A. A. ; Palacios,
S. M. J. Org. Chem. 1981, 46, 2498-2505.
6. Martín, S.E.; Bonaterra, M.; Rossi R.A.
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7. Bonaterra, M.; Martín, S. E.; Rossi, R.
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8. Walsh, P.J.; Smith, D.K.; Castello, C. J.
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9. Kong, K.C.; Cheng, C.H. J. Am. Chem.
Soc. 1991, 113, 6313-6315.
10.Farina, V.; Krishnamurthy, V.; Scott,
W.J. The Stille Reaction. In
Organic Reactions; Paquette, L.A.,Ed. Wiley, New York, 1997, vol. 50.