ESTUDIO TEÓRICO Y EXPERIMENTAL DE REACCIONES DE ... · Egoitz Conde Mendizabal. 2 1. INTRODUCCIÓN...
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ESTUDIO TEÓRICO Y EXPERIMENTAL DE
REACCIONES DE CICLOADICIÓN [3+2] ENTRE
ILUROS DE AZOMETINO DERIVADOS DE
α-IMINOFOSFONATOS Y NITROALQUENOS
Egoitz Conde Mendizabal
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2
1. INTRODUCCIÓN
2. ESTUDIO TEÓRICO I: Mecanismo y perfiles energéticos
3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
4. ESTUDIO TEÓRICO II: Interpretación de los resultados
5. POSIBLES APLICACIONES
6. CONCLUSIONES
ÍNDICE
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3
1. INTRODUCCIÓN
REACCIONES DE CICLOADICIÓN [3+2] CON ILUROS DE AZOM ETINO
- Reacción general de la cicloadición [3+2] entre iluros de azometino y olefinas
- Métodos habituales para la generación de iluros de azometino estabilizados
-
4
- Mecanismos de la cicloadición [3+2] entre iluros de azometino y olefinas
REACCIÓN CONCERTADA (a) “supra-supra”
REACCIÓN POR ETAPAS (b)
1. INTRODUCCIÓN
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5
- Reacción de cicloadición [3+2] entre α-iminoésteres y nitroalquenos
Vivanco, S.; Lecea, B.; Arrieta, A.; Prieto, P.; Morao, I.; Linden,
A.; Cossío, F. P. J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 6078-6092.
▪ Iluros N-metalados Reacción por etapas
▪ Iluros N-H Reacción por etapas o concertada
f=(naturaleza de los sustituyentes)
Reacción de Michael +
Reacción de Henry intramolecular
1. INTRODUCCIÓN
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6
- Estudio teórico de la reacción entre iluros de azometino y nitroetileno
- Síntesis de bioisósteros fosforados de prolinas altamente funcionalizadas
OBJETIVOS
1. INTRODUCCIÓN
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7
E = 0.0
E = -10.6
complejo
TS(exo-9a), E = -2.6
TS(endo- 9a), E = -1.8
endo-9a , E = -55.2
exo -9a, E = -56.8
7 + 8a
2. ESTUDIO TEÓRICO I
TS(exo -9a), E = -2.60.0
-10.6
-2.6
-56.8
Ea=8.0
PERFIL ENERGÉTICO: ILURO N-H
B3LYP/6-31G*
-
8
Ag
7 + 8b
E=0.0
E=-20.9
complejo
TS1(exo -9b), E=-8.5
TS1(endo -9b), E =-19.8
endo -9b, E=-44.0
exo -9b, E=-41.1
INT(exo -9b), E=-32.3
INT(endo -9b), E=-34.7
TS2(exo -9b), E=-15.1
TS2(endo -9b), E=-32.4
2. ESTUDIO TEÓRICO I
0.0
-19.8
-44.0
-34.7
-32.4Ea=1.1
Ea=2.3
TS1(endo -9b), E =-19.8
TS2(endo -9b), E=-32.4
-20.9
PERFIL ENERGÉTICO: ILURO N-Ag
B3LYP/6-31G* (LANL2DZ para Ag)
-
9
2. ESTUDIO TEÓRICO I
7 + 8c
E=0.0
E=-19.5
complejo
TS1(exo -9c), E=-1.2
TS1(endo -9c), E=-23.0
endo -9c, E=-42.4
exo -9c, E=-30.3
INT(exo -9c), E=-36.2
INT(endo -9c), E=-35.9
TS2(exo -9c), E=+3.0
TS2(endo -9c), E=-34.4
TS1(endo -9c), E=-23.0
TS2(endo -9c), E=-34.4
PERFIL ENERGÉTICO: ILURO N-Li
Li
0.0
-19.5
-23.0
-42.4
-35.9
-34.4
Ea=1.5
B3LYP/6-31G*
-
10
2. ESTUDIO TEÓRICO I
MECANISMO
-
11
-41.117.212.4-30.339.218.3-55.28.0exo-9
-44.02.31.1-42.41.5----56.88.8endo -9
∆HrxnEa2Ea1∆HrxnEa2Ea1∆HrxnEaProducto
X=AgX=LiX=H
2. ESTUDIO TEÓRICO I
ENERGÍAS DE REACCIÓN Y DE ACTIVACIÓN
(Todas las energías están en kcal/mol)
B3LYP/6-31G* (LANL2DZ para Ag)
-
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3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
SÍNTESIS DEL αααα-IMINOFOSFONATO Y EL NITROESTIRENO
NH
O2N
P
Ph
O
OEt
OEt
F
12a
[3+2]
Bourguignon, J.; Le Nard, G.; Queguiner, G. Can. J. Chem. 1985, 63, 2354-2361.
Ayerbe, M.; Arrieta, A.; Cossío, F. P. J. Org. Chem. 1998, 63, 1795-1805.
-
13
3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
4
3
2
1
Entrada
1
1
1
1
eq. 10a
1
1
1
1
eq. 11a
140
140
90
60
Tiempo (h)
34THFDBU (1)LiBr (1.5)
THF
CH3CN
CH3CN
Disolvente
17DBU (2)LiClO4 (5)
0DBU (2)LiClO4 (5)
0Et3N (2)LiClO4 (5)
Conversión (%)Base (eq.)Sal metálica (eq.)
ENSAYOS PRELIMINARES DE CICLOADICIONES [3+2]
Posible problema: insuficiente basicidad Diisopropil amiduro de litio (LDA)
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14
3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
CICLOADICIONES [3+2] CON LDA
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15
ANÁLISIS POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X
3. ESTUDIO EXPERIMENTAL
-
16
POTENCIAL ELECTROSTÁTICO Y CARGAS NBO DEL ILURO 19
4. ESTUDIO TEÓRICO II
q(Cγγγγ)=-0.06
q(O)=-1.20q(Li)=+0.90
q(Cαααα)=-0.43
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17
N P
O
OEt
OEtLi
19
HOMO
HOMO
E (eV)
LUMO
LUMO-1.0
-4.2
-2.7
-6.9
∆E(HOMOdipolo-LUMOdipolarófilo)=1.5eV
∆E(HOMOdipolarófilo-LUMOdipolo)=5.9eV
4. ESTUDIO TEÓRICO II
INTERACCIONES ORBITÁLICAS
-7.0
-6.0
-5.0
-4.0
-3.0
-2.0
-1.0
-0.0
∆E(HOMOdipolo-LUMOdipolarófilo)=1.5eV
∆E(HOMOdipolarófilo-LUMOdipolo)=5.9eV
-
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4. ESTUDIO TEÓRICO II
ORBITAL HOMO DEL ILURO 19
(Cαααα) (Cγγγγ)
-
19
5. POSIBLES APLICACIONES
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20
6. CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
� Según los cálculos computacionales realizados con el nivel de teoría
B3LYP/6-31G*, la reacción de cicloadición entre el iluro de azometino-NH
8a y el nitroetileno transcurre a través de un mecanismo concertado
asíncrono, mientras que la reacción análoga con los iluros de litio y de
plata se da mediante una reacción tandem Michael/aza-Henry.
� Los mismos cálculos teóricos muestran una mayor eficacia y
diastereoselectividad para la reacción que involucra el iluro litiado, por lo
que el litio parece ser más adecuado que la plata para este tipo de
reacciones.
� La reacción entre el nitroestireno 10a y el α-iminofosfonato 11a en
presencia de LDA a -78ºC y a 0ºC, genera los dos regioisómeros
correspondientes a la adición conjugada 1,4.
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21
� Al llevar a cabo la misma reacción a temperatura ambiente, se forma
como producto mayoritario el cicloaducto endo ´-12a correspondiente a la
regioquímica de reacción no esperada, posiblemente debido a los efectos
estéricos producidos por los grupos situados en el carbono α.
CONCLUSIONES
6. CONCLUSIONES
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AGRADECIMIENTOS
� Los autores agradecen el apoyo técnico y humano de los servicios SGIker
(SGI-IZO, NMR...) (UPV/EHU, MICINN, GV/EJ, FSE).