INVESTIGADORES
MARTIN Sandra Elizabeth
congresos y reuniones científicas
Título:
Síntesis One-Pot de Selenios Funcionarizados
Autor/es:
MARIANA BONATERRA; SANDRA E. MARTÍN; ROBERTO A. ROSSI
Lugar:
Olavaría, Buenos Aires, Argentina
Reunión:
Congreso; XXV Congreso Argentino de Química (AQA); 2004
Institución organizadora:
Asociación Química Argentina
Resumen:
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SÍNTESIS ?ONE-POT? DE ORGANOSELENIOS FUNCIONALIZADOS
Mariana Bonaterra, Sandra E. Martín, Roberto A. Rossi
INFIQC- Dpto. de Química Orgánica. Facultad de Ciencias Químicas.
U.N.C. Cdad.
Universitaria. 5000-Córdoba, Argentina. E-mail: martins@dqo.fcq.unc.edu.ar
INTRODUCCIÓN
La
química sintética moderna tiene como objetivo la combinación de diferentes funcionalidades
en una molécula. Los derivados que contienen organoheteroátomos y organometálicos
han mostrado ser muy útiles como intermediarios para el desarrollo de nuevas
metodologías sintéticas. Esto se debe a la particular reactividad de estos compuestos,
ya que permiten introducir y/o interconvertir diferentes grupos funcionales en
estructuras complejas de manera quimio-, regio- y estereoselectivamente.
En
las últimas dos décadas se ha demostrado que compuestos de organoselenio reaccionan
con una gran variedad de compuestos orgánicos en condiciones neutras de reacción
y han probado ser versátiles intermediarios para introducir grupos funcionales.
Si
bien las estructuras de estos compuestos están relacionadas con las de sus
análogos azufrados, sus propiedades suelen ser bastante diferentes; en general,
los compuestos de organoselenio son más reactivos que los de azufre y esta
reactividad particular ha conducido al desarrollo de nuevos métodos sintéticos.1
La
síntesis de diarilselenios ha atraído considerable atención debido a que estos compuestos
presentan una amplia gama de aplicaciones, siendo una de las más importantes el
uso como agentes anticancerígenos y antioxidantes.1 En
general pueden destacarse dos vías principales que permiten llevar a cabo la
formación de diarilselenios: i) por reacción de un reactivo electrofílico ArSeX
(X= halógeno, SeAr) con reactivos organolíticos u organomagnesianos, y ii) el
empleo de un halogenuro de arilo con un reactivo nucleofílico del tipo ArSe-.1Dentro
de esta última vía sintética pueden encontrarse las reacciones que ocurren por
el mecanismo de SRN12 y las reacciones catalizadas por metales de transición.
La
reacción de Stille ha mostrado ser una herramienta versátil para la síntesis de
compuestos con enlaces C-C ó C-heteroátomo mediante la reacción de acoplamiento
cruzado catalizada por Pd(0) de un ArX (X= Br, I, OTf) con un organoestannano
del tipo (R1SnR23).3 Los trialquilestanilarilselenios del tipo ArSeSnR3 son
estables al aire y la humedad a diferencia de los selenoles y otros derivados
de selenio que, además de ser inestables, poseen olor desagradable lo cual los
hace inmanejables. En particular, el tributilestanilfenilselenio es usado como
precursor del grupo arilselenio en reacciones de acoplamiento cruzado
catalizadas por paladio,4 nickel5 y cobre.6 No obstante, la química de estannanos que contienen selenio no ha
sido muy explorada y aun resta por estudiar los alcances y limitaciones del
empleo de este tipo de compuestos.
Recientemente,
hemos desarrollado una secuencia sintética que nos permite la síntesis de fosfanos
terciarios con un procedimiento en una etapa con excelentes rendimientos.7 Siguiendo
con la misma metodología se obtuvieron triarilarsanos y estibanos
funcionalizados.8 Por reacción de PhnZ (Z= P, As, Sb) con Na
metálico en amoníaco líquido se forma el anión Phn-1Z-,
luego se agrega el R3SnCl y se deja evaporar el amoníaco. Posteriormente, se disuelve
el correspondiente estannano en tolueno seco y se trasvasa vía cánulas a un
tubo de Schlenk el cual contiene el electrófilo y el catalizador de paladio
(Esquema 1)
Continuando
con estos estudios y empleando la metodología descripta anteriormente, se llevó
a cabo la síntesis en una etapa de organoselenios funcionalizados mediante la reacción
de acoplamiento cruzado catalizada por paladio de tributilestannilfenilselenio con
diferentes electrófilos iodados.
RESULTADOS
Y DISCUSIÓN
Empleamos
1-iodonaftaleno como sustrato modelo a fin de optimizar las condiciones de
reacción para la obtención de diarilselenios en una etapa. Posteriormente, se
evaluó la reactividad de otros electrófilos iodados. En la Tabla 1 se muestran
los resultados obtenidos.
Tabla
1. Síntesis en una etapa de diarilselenios funcionalizados a partir de n-
Bu3SnSePh
catalizada por (PPh3)2PdCl2a
#
Sustrato Producto Rendimiento (%)b
1
1-INaf 1-NafSePh 94%
2c,
d 1-NafOTf 1-NafSePh 70%
3 p-I-C6H4-NH2 p-PhSe-C6H4-NH2 78%
4 p-I-C6H4-Cl p-PhSe-C6H4-Cl 96%
5 C8F17I C8F17SePh -
6d,
g C8F17I C8F17SePh 9%
7e,
g C8F17I C8F17SePh 17%
8f,
g C8F17I C8F17SePh 13%
aCondiciones
de reacción: el anión PhSe- se preparó en NH3 líquido a partir de Ph2Se2 (0.5
mmol) y Na (2
mmol),
luego se adicionó n-Bu3SnCl (1 mmol). La reacción
de Stille se llevó a cabo con el electrófilo (0.7
mmol)
y (PPh3)2PdCl2 (1.5 mol%) en tolueno a 80°C por 24 hs. b Cuantificado
por CG. c(PPh3)2PdCl2
1.5mol%,
PPh3 (6 mol%), LiCl (3 eq.), CuI (3 mol%). dDMF
a 100°C por 24 hs. e (PPh3)2PdCl2 10 mol%,
CsF
(1.1 eq.). f (PPh3)2PdCl2 10 mol%, PPh3 (40 mol%), CsF (1.1 eq.). gCuantificado
por áreas relativas con CG-Masa
Se
obtuvo un excelente rendimiento en la síntesis ?one-pot? de
1-naftilfenilselenio partiendo de 1-iodonaftaleno como electrófilo (reacción 1,
Tabla 1). Además, se realizaron reacciones empleando triflatos como
electrófilos. El empleo de estos ésteres sulfónicos permite partir del
correspondiente alcohol el cual es usualmente más asequible que los iodoarenos.
Cabe destacar que la reactividad de este tipo de compuestos es menor a la de
los iododarenos y que las condiciones empleadas para la reacción de
acoplamiento por lo general deben ser más drásticas. En general, es necesario
el empleo de LiCl para que ocurra la reacción.9 La
adición de ligandos en reacciones de Stille ha mostrado considerables
incrementos, no sólo en los rendimientos, sino también, en las velocidades de
reacción.10 Además el empleo de otros aditivos como sales cuprosas o fluoruros
inorgánicos favorecen la etapa de transmetalación.3 Se
sintetizó 1-naftil-trifluormetansulfonato y se llevó a cabo la reacción de
acoplamiento cruzado catalizada por Pd(0) con n-Bu3SnSePh,
a partir de la cual se obtuvo el producto de sustitución con un 70% (reacción
2, Tabla 1).
A
partir de la reacción de acoplamiento cruzado catalizada por Pd(0) de n-Bu3SnSePh
con iodoarenos funcionalizados se obtuvieron diarilselenios sustituídos con
amino y cloro con muy buenos porcentajes de reacción (reacciones 3 y 4, Tabla
1).
Por
otra parte, se evaluó la reactividad de sustratos perfluoralquílicos iodados (RfI) en
este tipo de reacciones. Existe un creciente interés en la introducción de la
unidad RfS debido a que estos sustituyentes incrementan notablemente la
lipofilicidad y modifican las propiedades electrónicas de moléculas de interés
farmacéutico. Es de esperar que grupos análogos conteniendo selenio, presenten
similares características.11
Bajo
las condiciones de reacción empleadas para iodoarenos, no se observó reacción (reacción
5, Tabla 1), al cambiar el solvente por DMF e incrementar la temperatura se obtuvo
sólo un 9% de perfluoroctilfenilselenio (reacción 6, Tabla 1). Por último, se intentó
inducir el acoplamiento incrementando la cantidad de catalizador y adicionando CsF
(reacción 7, Tabla 1) y mediante el agregado de PPh3 como
ligando auxiliar (reacción 8, Tabla 1), pero no fue posible obtener el producto
de sustitución con buenos rendimientos. Se llevarán a cabo estas reacciones en
otras condiciones experimentales con el fin de optimizar la obtención de
perfluoralquilfenilselenios, evaluando los efectos de la temperatura, tiempo de
reacción, adición de otros ligandos auxiliares, etc.
CONCLUSIONES
Como
conclusión es posible afirmar que se ha desarrollado una novedosa estrategia sintética
para la síntesis en una etapa de diarilselenios funcionalizados, partiendo de n-
Bu3SnSePhcomo reactivo el cual es estable al aire y a la humedad.
SECCIÓN
EXPERIMENTAL
La
primera etapa de la reacción es la obtención de los iones PhSe-,
que se sintetizan en amoníaco líquido con Na metálico a partir de Ph2Se2 (ec.
1). Una vez finalizada la formación del anión PhSe-, se
adiciona a la solución dos equivalentes de n-Bu3SnCl
para así obtener el estannano n-Bu3SnSePh
(ec. 2). Luego se procede a evaporar el amoníaco líquido y se agrega tolueno
anhidro. La solución resultante se adiciona a un tubo de Schlenk el cual
contiene el electrófilo y el catalizador de paladio para luego llevar a cabo la
reacción de Stille (ec. 3).
Procedimiento
General:
En
un balón de tres bocas de 500 mL equipado con un dedo condensador con alcohol
etílico enfriado con aire líquido, una entrada de nitrógeno y un agitador
magnético se condensaron 300 mL de amoníaco líquido previamente secado con sodio
metálico bajo nitrógeno. Posteriormente, se agregaron 0.5 mmol de Ph2Se2 y se
adicionó en pequeñas porciones 1 mmol de sodio metálico hasta que el color azul
perduró por 30 minutos. Cuando la solución no se decolora, se adiciona al medio
una pequeña cantidad de Ph2Se2 de manera tal de neutralizar los electrones solvatados en exceso;
de esta manera se obtiene una solución amoniacal de PhSe- de
color amarillo pálido. Entonces se agrega al medio 1 mmol de n-Bu3SnCl,
observándose una solución blanquecina con sólido en suspensión. Se deja
evaporar el amoníaco y se obtiene un residuo sólido correspondiente al n-Bu3SnSePh.
Posteriormente, este sólido es redisuelto en tolueno anhidro y la solución
resultante se trasvasa vía cánulas y jeringas a un tubo de Schlenk previamente
evacuado con vacío y corriente de nitrógeno que contiene 0.7 mmol del electrófilo
y 1.5 mol% de (