síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

76
i rImagem SÍNTESE DE DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS: LIGANDOS QUIRAIS PARA CATÁLISE ENANTIOSSELECTIVA Pedro Miguel Lopes Cardoso Mestrado em Química Departamento de Química FCTUC Setembro de 2010

Upload: nguyenduong

Post on 07-Jan-2017

224 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

i

rImagem

SIacuteNTESE DE DERIVADOS DE AMINOAacuteCIDOS LIGANDOS QUIRAIS PARA CATAacuteLISE

ENANTIOSSELECTIVA

Pedro Miguel Lopes Cardoso

Mestrado em Quiacutemica

Departamento de Quiacutemica

FCTUC

Setembro de 2010

SIacuteNTESE DE DERIVADOS DE AMINOAacuteCIDOS

LIGANDOS QUIRAIS PARA CATAacuteLISE ENANTIOSSELECTIVA

Pedro Miguel Lopes Cardoso

Dissertaccedilatildeo apresentada para provas de Mestrado em Quiacutemica

ramo de Processos Quiacutemicos Industriais

Orientaccedilatildeo

Doutora Maria Elisa da Silva Serra

Doutora Dina Maria Bairrada Murtinho

Setembro de 2010

Universidade de Coimbra

Iacutendice

ii

Iacutendice

Iacutendice ii

Nomenclatura e Abreviaturas v

Resumo viii

Abstract x

Agradecimentos xi

Capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo 1

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas 1

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees 3

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas

Futuras

9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos 10

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos 17

Capiacutetulo 2 Siacutentese de Ligandos Quirais 21

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 22

211 Ligandos de Base Pirrolidina 23

212 Ligandos do Tipo Salen 28

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Glutacircmico 30

Iacutendice

iii

212 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool 31

23 Conclusotildees 33

Capiacutetulo 3 Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com

ZnEt2

35

312 Ligandos de Base Pirrolidina 36

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 39

33 Conclusotildees 41

Capiacutetulo 4 Experimental 42

41 Aparelhagem 42

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes 44

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2 46

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 46

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico 54

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3 56

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de

Aldeiacutedos com ZnEt2

56

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

com Ti(O-i-Pr)4

58

Iacutendice

iv

Capiacutetulo 5 Bibliografia 60

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 2: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

SIacuteNTESE DE DERIVADOS DE AMINOAacuteCIDOS

LIGANDOS QUIRAIS PARA CATAacuteLISE ENANTIOSSELECTIVA

Pedro Miguel Lopes Cardoso

Dissertaccedilatildeo apresentada para provas de Mestrado em Quiacutemica

ramo de Processos Quiacutemicos Industriais

Orientaccedilatildeo

Doutora Maria Elisa da Silva Serra

Doutora Dina Maria Bairrada Murtinho

Setembro de 2010

Universidade de Coimbra

Iacutendice

ii

Iacutendice

Iacutendice ii

Nomenclatura e Abreviaturas v

Resumo viii

Abstract x

Agradecimentos xi

Capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo 1

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas 1

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees 3

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas

Futuras

9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos 10

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos 17

Capiacutetulo 2 Siacutentese de Ligandos Quirais 21

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 22

211 Ligandos de Base Pirrolidina 23

212 Ligandos do Tipo Salen 28

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Glutacircmico 30

Iacutendice

iii

212 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool 31

23 Conclusotildees 33

Capiacutetulo 3 Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com

ZnEt2

35

312 Ligandos de Base Pirrolidina 36

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 39

33 Conclusotildees 41

Capiacutetulo 4 Experimental 42

41 Aparelhagem 42

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes 44

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2 46

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 46

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico 54

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3 56

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de

Aldeiacutedos com ZnEt2

56

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

com Ti(O-i-Pr)4

58

Iacutendice

iv

Capiacutetulo 5 Bibliografia 60

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 3: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Iacutendice

ii

Iacutendice

Iacutendice ii

Nomenclatura e Abreviaturas v

Resumo viii

Abstract x

Agradecimentos xi

Capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo 1

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas 1

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees 3

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas

Futuras

9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos 10

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos 17

Capiacutetulo 2 Siacutentese de Ligandos Quirais 21

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 22

211 Ligandos de Base Pirrolidina 23

212 Ligandos do Tipo Salen 28

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-Glutacircmico 30

Iacutendice

iii

212 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool 31

23 Conclusotildees 33

Capiacutetulo 3 Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com

ZnEt2

35

312 Ligandos de Base Pirrolidina 36

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 39

33 Conclusotildees 41

Capiacutetulo 4 Experimental 42

41 Aparelhagem 42

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes 44

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2 46

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 46

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico 54

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3 56

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de

Aldeiacutedos com ZnEt2

56

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

com Ti(O-i-Pr)4

58

Iacutendice

iv

Capiacutetulo 5 Bibliografia 60

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 4: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Iacutendice

iii

212 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool 31

23 Conclusotildees 33

Capiacutetulo 3 Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 34

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com

ZnEt2

35

312 Ligandos de Base Pirrolidina 36

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos 39

33 Conclusotildees 41

Capiacutetulo 4 Experimental 42

41 Aparelhagem 42

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes 44

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2 46

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico 46

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico 54

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3 56

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de

Aldeiacutedos com ZnEt2

56

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

com Ti(O-i-Pr)4

58

Iacutendice

iv

Capiacutetulo 5 Bibliografia 60

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 5: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Iacutendice

iv

Capiacutetulo 5 Bibliografia 60

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 6: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Nomenclatura e Abreviaturas

v

Nomenclatura e Abreviaturas

Nomenclatura Neste trabalho a nomenclatura utilizada segue regra geral as normas da

IUPAC

No entanto quando os compostos satildeo conhecidos por designaccedilotildees triviais estas foram

adoptadas de modo a facilitar a sua compreensatildeo e simplificar o texto

Abreviaturas

No decorrer do texto satildeo usadas as seguintes abreviaturas

Ac acetilo

Boc di-tert-butildicarbonato

DCM diclorometano

DMF N N ndash dimetilformamida

ee excesso enantiomeacuterico

ESI+ do inglecircs ldquoelectrospray ionizationrdquo modo positivo

GC cromatografia gasosa (do inglecircs ldquogas chromatographyrdquo)

IV espectroscopia de Infravermelho

LC-MS cromatografia liacutequida acoplada a espectrometria de massa (do inglecircs ldquoliquid chromatographymass spectroscopyrdquo)

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 7: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Nomenclatura e Abreviaturas

vi

M iatildeo molecular

Ms mesilo (metanossulfonilo)

pf ponto de fusatildeo

pd ponto de degradaccedilatildeo

THF tetra-hidrofurano

TFA aacutecido trifluroaceacutetico (do inglecircs ldquotrifluoroacetic acidrdquo)

TLC cromatografia de camada fina (do inglecircs ldquothin layer chromatographyrdquo)

TMSCN cianeto de trimetilsililo

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 8: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Nomenclatura e Abreviaturas

vii

Na descriccedilatildeo dos espectros de ressonacircncia magneacutetica nuclear usaram-se as seguintes abreviaturas

RMN 1H ressonacircncia magneacutetica nuclear protoacutenica

aprox aproximadamente

d dubleto

dd duplo dubleto

m multipleto

s singleto

sl singleto largo

t tripleto

J constante de acoplamento

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 9: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Resumo

viii

Resumo

O trabalho apresentado nesta tese versa o desenvolvimento de novos

catalisadores quirais adequados para processos cataliacuteticos enantiosselectivos de

alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos Estes processos permitem obter

respectivamente aacutelcoois secundaacuterios quirais e ciano-hidrinas compostos que

apresentam um largo espectro de aplicaccedilotildees nomeadamente nas induacutestrias

farmacecircutica agroquiacutemica e de perfumaria

A primeira fase deste trabalho centrou-se no design e siacutentese de novos ligandos

quirais Escolhemos como reagentes de partida compostos naturais quirais acessiacuteveis o

aacutecido-L-aacutespartico e o aacutecido-L-glutacircmico Sobre estes foram efectuadas modificaccedilotildees

estruturais que conduziram a ligandos com vaacuterias funcionalidades como pirrolidinas

aminossulfonamidas e salens

Numa segunda fase do nosso trabalho os ligandos sintetizados derivados do

aacutecido-L-aacutespartico foram ensaiados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo do

benzaldeiacutedo Os ligandos apresentaram valores de ee baixos e conversotildees moderadas

Os resultados obtidos na alquilaccedilatildeo permitiram tirar algumas conclusotildees sobre a

influecircncia de diferentes substituintes no anel pirrolidiacutenico bem como esclarecer qual o

efeito da presenccedila de grupos volumosos ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Entre os ligandos estudados o que apresentou melhores resultados foi o que continha o

grupo benzilo ligado ao nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico e natildeo continha substituintes

ligados ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel

Um ligando do tipo salen derivado do aacutecido-L-aspaacutertico foi preparado e

ensaiado na trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo A conversatildeo e a induccedilatildeo de quiralidade

observadas foram baixas Este ligando forma um quelato de 7 membros com o metal

pouco riacutegido o que pode explicar os resultados obtidos

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 10: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Resumo

ix

Foi ainda objectivo deste trabalho o desenvolvimento de uma sequecircncia

sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico

Apesar de terem sido preparados alguns intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a

sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 11: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Abstract

x

Abstract

The work presented in this thesis deals with the development of new chiral

catalysts appropriate for enantioselective catalytic processes namely alkylation and

trymethilsilylcyanation of aldehydes These processes allow for obtaining secondary

alcohols and chiral cyanohydrins respectively These compounds have a large spectrum

of applications namely in the pharmaceutical agrochemical and fragrance industries

The first phase of the work focused on the design and synthesis of new chiral

ligands We chose as starting reagents natural chiral compounds like L-aspartic acid and

L-glutamic acid We carried out structural modifications that would produce ligands

with a range of functionalities namely pyrrolidines aminosulfonamides and salens

In the second phase of our work the synthesized chiral ligands derived from L-

aspartic acid were tested in alkylation and trimethylsilylcyanation reactions of

benzaldehyde In the presence of these ligands conversions and ee values were low The

results that we obtained in the alkylation allowed for an interpretation of the influence

of different substituents on the pyrrolidine ring and of the presence of bulky groups

linked to the amino group thatrsquos linked to the C3 of the pyrrolidine ring Among the

ligands studied the one which showed the best result was the one that contained the

benzyl group attached to the pyrrolidine nitrogen and no substituent attached to the

amine group in position 3 of the ring A salen type ligand derived from L-aspartic acid was synthesized and tested in

the trimethylsilylcyanation of benzaldehyde The conversion and ee obtained were low

This ligand forms 7 membered flexible chelates with the metal a characteristic which

may possibly explain our results

A last objective of our studies was the development of a synthetic sequence for

obtaining pyrrolidines derived from L-glutamic acid Although some derivatives were

prepared it was not possible to conclude the synthetic sequence due to time limitations

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 12: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Agradecimentos

xi

Agradecimentos

O trabalho apresentado nesta dissertaccedilatildeo foi realizado no Departamento de

Quiacutemica da Faculdade de Ciecircncias e Tecnologia da Universaidade de Coimbra

De um modo muito especial e sentido agradeccedilo agrave Doutora Maria Elisa Serra

pela sua orientaccedilatildeo Pela disponibilidade amizade por tudo o que me ensinou e me deu

a conhecer da Quiacutemica pela paciecircncia e ajuda E por me explicar as tarefas propostas

sempre com um sorriso Muito Obrigado

Agrave Doutora Dina Murtinho agradeccedilo pela sua orientaccedilatildeo constante

disponibilidade liccedilotildees de Orgacircnica e infinita ajuda Pela sua amizade no laboratoacuterio o

que tornou tudo mais faacutecil e espectacular um sincero Obrigado

Ao Doutor Armeacutenio Serra agradeccedilo pela boa disposiccedilatildeo pela amizade ajuda

nos espectros de IV e duacutevidas que me esclareceu ao longo deste trabalho

Agrave Doutora Isabel e agrave Susana pela amizade por me ajudarem diariamente e por

me explicarem todos os pormenores do trabalho experimental de Orgacircnica Um muito

obrigado

Agrave Dr Alexandra Gonsalves agradeccedilo pela realizaccedilatildeo dos LC-MS

A todo o Grupo de Quiacutemica Orgacircnica um muito obrigado pela simpatia ajuda

auxiacutelio de todos os dias De um modo muito particular ao Albertino ao Nelson Bruno

Fernanda Ameacutelia e D Lurdes Agrave minha colega de bancada Ana Boacuteia muito obrigado

pela companhia e amizade Ao Nuno e ao Filipe pela nossa Amizade Obrigado

Por uacuteltimo e porque os uacuteltimos satildeo sempre os primeiros agrave minha irmatilde Mariana

por tudo o que vivo com ela ao meu Pai e a minha Matildee porque sem vocecircs natildeo chegava

onde cheguei devo-vos tudo o que sou e por tudo o que eacute difiacutecil de explicar mas se

sente um gigante e amoroso Obrigado

E claro a ti Liliana pela forccedila carinho ternura paixatildeo e Amor um Beijo

especial -

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 13: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

1

Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

11 Siacutentese Assimeacutetrica Breves Notas Histoacutericas

ldquoA vida estaacute dominada pelas acccedilotildees assimeacutetricas Pode-se prever que todas as espeacutecies satildeo

fundamentalmente nas suas estruturas nas suas formas externas funccedilotildees de assimetria coacutesmicardquo

(Louis Pasteur)

Ateacute esta altura apenas os compostos quirais naturais (os ldquochiral poolrdquo)

provenientes de tecidos animais ou vegetais eram conhecidos Estes compostos que

constituiacuteam os tecidos animais e vegetais tinham caraacutecter assimeacutetrico o que permitia a

induccedilatildeo da quiralidade nos compostos por eles produzidos A formaccedilatildeo de compostos

quirais sem a presenccedila de organismos vivos era inexplicaacutevel1

Apesar de E Kant no seacuteculo XVIII jaacute ter percebido que a dissimetria dos

objectos resultava numa relaccedilatildeo particular entre eles e as suas imagens no espelho

Nesse mesmo seacuteculo dois cientistas Vanacutet Hoff e Le Bel iniciaram o que seria o

nascimento da estereoquiacutemica actual propondo que a geometria tetraeacutedrica do carbono

seria a causa da dissimetria molecular e da rotaccedilatildeo oacuteptica Estes autores assumiram que

havia uma correlaccedilatildeo entre o arranjo espacial das ligaccedilotildees e das propriedades das

moleacuteculas2

Nos iniacutecios do seacuteculo XX a maioria dos quiacutemicos orgacircnicos recorria agrave teacutecnica

de resoluccedilatildeo de misturas raceacutemicas quando era necessaacuterio obter compostos

enantiomericamente puros Posteriormente o uso de mateacuterias-primas quirais

produzidas pela natureza passou a ser a abordagem mais utilizada ateacute a segunda metade

do seacuteculo XX quando se iniciou o desenvolvimento de reagentes quirais que permitem

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 14: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

2

a obtenccedilatildeo exclusiva de um enantioacutemero a partir de mateacuteria-prima aquiral processo

denominado por siacutentese assimeacutetrica

Em 1894 Emil Fischer introduziu o conceito de siacutentese assimeacutetrica baseado

nas suas experiecircncias laboratoriais de conversatildeo de um accediluacutecar no seu homologo

superior via formaccedilatildeo de ciano-hidrinas3

O conceito de induccedilatildeo assimeacutetrica soacute apareceu em 1952 Cram e Abd Elhafez4

publicaram um trabalho onde constataram que a formaccedilatildeo de novos centros quirais nos

produtos de reacccedilatildeo se relacionavam com os centros quirais jaacute existentes nos reagentes

A reacccedilatildeo de adiccedilatildeo de cloretos brometos e iodetos a aldeiacutedos ou cetonas que possuiam

um centro quiral adjacente ao grupo carbonilo conduzia agrave obtenccedilatildeo preferencial de um

dos estereoisoacutemeros

Foi durante os finais do seacuteculo XX que a siacutentese assimeacutetrica e o seu estudo

adquiriram uma importacircncia fundamental na investigaccedilatildeo quiacutemica e industrial

Wilkinson et al em 1966 desenvolveram catalisadores de Rh para a

hidrogenaccedilatildeo homogeacutenea de alcenos Hornet et al e Knowles et al independentemente

utilizaram uma monofosfina como auxiliar quiral para a hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

alcenos5

As uacuteltimas deacutecadas do seacuteculo XX foram muito produtivas nesta aacuterea de

investigaccedilatildeo tendo surgido na literatura uma grande quantidade de trabalhos publicados

na aacuterea da siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica Os maiores progressos registaram-se na cataacutelise

com organometaacutelicos sendo diversos tipos de complexos metaacutelicos actualmente

utilizados (Rh Ru Zn Al Ti Co etc) com ligandos natildeo soacute com foacutesforo mas tambeacutem

com nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre e com aplicaccedilotildees em vaacuterias reacccedilotildees de siacutentese

como as alquilaccedilotildees reduccedilotildees adiccedilotildees epoxidaccedilotildees cianaccedilotildees etc

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica eacute entendida como um meacutetodo de conversatildeo

de um material de partida aquiral num produto quiral em ambiente quiral2

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 15: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

3

12 Siacutentese Assimeacutetrica Importacircncia e Aplicaccedilotildees

A importacircncia de se descobrir novas rotas de siacutentese assimeacutetrica decorre entre

outras do facto de formas enantiomeacutericas de um produto natural ou sinteacutetico

interagirem na maioria das vezes de forma diferente com sistemas bioloacutegicos formados

a partir de moleacuteculas quirais (aminoaacutecidos hidratos de carbono etc) e por essa razatildeo

poderem apresentar propriedades bioloacutegicas e farmacoloacutegicas distintas

Os dois enantioacutemeros podem ter igual ou diferente tipo de actividade por

exemplo um pode ser terapecircutico e outro pode ser ineficiente ou ateacute toacutexico

Um comportamento diferente e interessante eacute o apresentado pela L-DOPA usado no

tratamento da doenccedila de Parkinson O composto activo eacute a dopamina aquiral formada

a partir de 11 por descaboxilaccedilatildeo no organismo com o auxilio de uma enzima Como a

dopamina natildeo consegue passar a barreira sanguiacutenea do ceacuterebro para alcanccedilar o centro

activo o composto 11 eacute o que se administra A enzima L-DOPA descarboxilase

discrimina entre os dois enantioacutemeros da DOPA e soacute descarboxila o enantioacutemero(L)

Eacute entatildeo essencial que a DOPA seja administrada na sua forma L

11

A acumulaccedilatildeo de D-DOPA que natildeo eacute metabolizada pelas enzimas do corpo humano

pode ser perigosa2

Natildeo soacute este exemplo demonstra que um par de enantioacutemeros apresenta

propriedades farmacoloacutegicas distintas outros podem ser apresentados Enantioacutemeros

possuem diferentes propriedades como o sabor ou o aroma Por exemplo a D-

asparagina tem sabor doce enquanto que a L-asparagina natural eacute amarga A (S)-(+)-

carvona cheira a alcaravea enquanto que o seu enantioacutemero (R) cheira a menta verde O

(R)-limoneno cheira a laranja e o seu enantioacutemero (S) a limatildeo2

HO

HO R

HH2NR= H (Dopamina)R= COOH (L-DOPA)

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 16: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

4

Tabela 11 ndash Diferentes comportamentos de enantioacutemeros

L-asparagina sabor amargo

D-asparagina sabor doce

(R)-carnova cheira a menta

(S)-carnova cheira a alcaravea

(R)-limoneno cheira a laranja

(S)-limoneno cheira a limatildeo

(R)-talidomina efeito sedativo

(S)-talidomida efeito teratoacutegenico

Podemos afirmar que o enantioacutemero indesejado pode natildeo possuir actividade

farmacoloacutegica mas a sua presenccedila pode fazer diminuir a actividade do enantioacutemero

activo

Dado que a actividade bioloacutegica dos dois enantioacutemeros eacute significativamente

diferente natildeo eacute surpreendente que a siacutentese de compostos quirais enantiomericamente

puros tambeacutem conhecida como siacutentese assimeacutetrica seja uma aacuterea da investigaccedilatildeo

quiacutemica com um enorme potencial

Agrave escala industrial a utilizaccedilatildeo da siacutentese assimeacutetrica tem-se restringido agrave aacuterea da

quiacutemica fina com aplicaccedilotildees natildeo soacute na induacutestria farmacecircutica mas tambeacutem na agro

quiacutemica e na industria alimentar (na siacutentese de aditivos e aromatizantes)5

Os compostos opticamente activos podem obter-se por trecircs vias principais por

resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros por construccedilatildeo da estrutura a partir de um

percursor que possua um centro quiral e por siacutentese assimeacutetrica2

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 17: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

5

A primeira via resoluccedilatildeo de uma mistura de enantioacutemeros consiste na

transformaccedilatildeo dos enantioacutemeros em diastereoisoacutemeros separaccedilatildeo e posterior

regeneraccedilatildeo dos enantioacutemeros livres Este tipo de resoluccedilatildeo eacute praticamente impossiacutevel

por a enantiomeria natildeo se reflectir ao niacutevel macroscoacutepico do cristal e por ser uma via

muito trabalhosa envolve quase sempre a perda do isoacutemero natildeo pretendido67

A construccedilatildeo da estrutura sobre uma base quiral tira partido da grande

variedade de precursores que se podem convenientemente obter a partir de fontes

naturais tradicionalmente designadas por ldquochiral poolrdquo como jaacute foi referido Deste

espectro de fontes naturais fazem parte os aminoaacutecidos hidroxiaacutecidos hidratos de

carbono e seus derivados terpenos e alcaloacuteides O objectivo da utilizaccedilatildeo destas fontes

eacute arquitectar sinteticamente modificaccedilotildees estruturais sobre compostos que possuem

centros quirais sem que haja destruiccedilatildeo desses centros quirais

A uacuteltima das vias para a obtenccedilatildeo de compostos opticamente activos tem como

base o processo sinteacutetico em que uma unidade aquiral numa moleacutecula eacute convertida

numa unidade quiral de tal modo que os estereoisoacutemeros possiacuteveis (enantioacutemeros ou

diastereoisoacutemeros) se formam em quantidades diferentes E a este processo daacute-se o

nome de siacutentese assimeacutetrica

A siacutentese assimeacutetrica envolve a formaccedilatildeo de um novo centro quiral num

substrato sob a influecircncia de um outro grupo quiral Existem vaacuterios meacutetodos pelos

quais se pode gerar um centro quiral distribuindo-se em quatro classes principais2

1) Meacutetodos controlados pelo substrato

2) Meacutetodos controlados por um auxiliar

3) Meacutetodos controlados pelo reagente

S P

S + A S-A R P

R PS

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 18: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

6

4) Meacutetodos catalisados pelo catalisador

Nos dois primeiros meacutetodos (designados por meacutetodos de siacutentese assimeacutetrica de

1ordf e 2ordf geraccedilatildeo) a induccedilatildeo de quiralidade no produto eacute conseguida atraveacutes da reacccedilatildeo de

um reagente aquiral com um substrato quiral ou com um substrato aquiral ao qual foi

acoplado um reagente quiral A formaccedilatildeo do novo centro quiral ocorre em ambos os

casos por reacccedilatildeo do substrato com um reagente aquiral num local diastereotoacutepico em

que a induccedilatildeo de quiralidade eacute controlada pelo centro quiral preacute-existente Quando se

utiliza um auxiliar quiral eacute necessaacuterio efectuar a sua remoccedilatildeo no final da transformaccedilatildeo

enantiosselectiva o que torna este meacutetodo de siacutentese mais moroso258

A utilizaccedilatildeo de auxiliares quirais torna-se numa abordagem mais flexiacutevel na

siacutentese assimeacutetrica do que propriamente o uso de substratos quirais

Nos meacutetodos controlados pelo reagente ou de 3ordf geraccedilatildeo um substrato aquiral

eacute directamente convertido num produto quiral por reacccedilatildeo com um reagente quiral Ao

contraacuterio dos referidos em primeiro lugar 1ordf e 2ordf geraccedilatildeo onde a induccedilatildeo de quiralidade

eacute intramolecular nos de 3ordf geraccedilatildeo o controlo esteacutereo eacute conseguido

intermolecularmente

Em todos os meacutetodos anteriormente referidos satildeo necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de compostos enantiomericamente puros o que de um modo geral

encarece o produto final

Nas uacuteltimas trecircs deacutecadas foram conseguidos avanccedilos mais significativos na

siacutentese assimeacutetrica com a utilizaccedilatildeo de catalisadores quirais designados meacutetodos de 4ordf

geraccedilatildeo Neste caso um substrato proquiral eacute directamente convertido num produto

quiral atraveacutes do uso de um reagente aquiral na presenccedila e de um catalisador quiral

Podendo estes catalisadores ser divididos em duas classes os sinteacuteticos

(organometaacutelicos) e os bioloacutegicos (microrganismos e enzimas)9

Em alguns processos cataliacuteticos a utilizaccedilatildeo de um ligando quiral aumenta a

velocidade de uma transformaccedilatildeo cataliacutetica jaacute existente O ligando e o processo

Cat PS

CatLPS

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 19: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

7

cataliacutetico preacute existente actuam em sinergia e simultaneamente A natureza do ligando e a

sua interacccedilatildeo com outros componentes usualmente um complexo metaacutelico afectam

sempre a selectividade e a velocidade da reacccedilatildeo por eles catalisada A vantagem oacutebvia

da siacutentese cataliacutetica assimeacutetrica eacute que apenas pequenas quantidades de catalisador quiral

satildeo necessaacuterias para gerar grandes quantidades de produtos quirais figura 112810

Figura 11 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica da cataacutelise enantiosselectiva

Eacute de salientar que a escolha de um ligando para uma siacutentese cataliacutetica

assimeacutetrica eacute fulcral para que se obtenham bons excessos enantiomeacutericos Na maioria

dos trabalhos publicados a siacutentese de novos ligandos quirais eacute efectuada utilizando

como mateacuteria-prima compostos quirais que satildeo mais tarde modificados Os compostos

quirais de ocorrecircncia natural representam uma fonte enorme e diversificada de materiais

de partida O facto de serem economicamente acessiacuteveis torna estes compostos muito

uacuteteis

De acordo com a literatura os compostos de partida mais usuais para a

obtenccedilatildeo de ligandos quirais satildeo aminoaacutecidos1112131415 hidroxiaacutecidos naturais16

hidratos de carbono17 terpenos18 e alcaloacuteides19

A escolha do ligando a utilizar numa determinada reacccedilatildeo eacute muitas vezes

efectuada pelo meacutetodo de tentativa e erro apesar de em algumas reacccedilotildees cataliacuteticas

enantiosselectivas o mecanismo pelo que se processa a induccedilatildeo de quiralidade esteja

estabelecido

Actualmente a siacutentese assimeacutetrica cataliacutetica com metais de transiccedilatildeo tornou-se

numa das mais importantes ferramentas para a produccedilatildeo de compostos quirais2820

Muitas das reacccedilotildees de siacutentese assimeacutetrica satildeo catalisadas por complexos

organometaacutelicos O metal utilizado depende da reacccedilatildeo cataliacutetica em causa e deve ser

Substrato (aquiral)

Catalisador(quiral)

Complexo Catalisador - substrato (quiral)

Reacccedilatildeo

Complexo Catalisador - produto (quiral)

Catalisador (aquiral)

Produto(quiral)

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 20: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

8

aquele que apresente conversotildees mais elevadas e melhor induccedilatildeo de quiralidade embora

em muitos casos se utilize o mesmo metal que jaacute era usado nos processos natildeo esteacutereo-

especiacuteficos Por exemplo as reacccedilotildees de reduccedilatildeo enantiosselectiva de cetonas podem

ser catalisadas por complexos de Rh Ru ou Ir A escolha do metal mais adequado eacute

feita neste caso com base nas caracteriacutesticas dos ligandos e no tipo de substratos a

reduzir os complexos de Rh e Ru satildeo mais utilizados na hidrogenaccedilatildeo assimeacutetrica de

cetonas funcionalizadas e quando os ligandos satildeo fosfinas quando o substrato eacute uma β-

dicetona ou quando os ligandos possuem nitrogeacutenio os melhores resultados satildeo obtidos

com Ru e Ir Factores como a geometria de coordenaccedilatildeo os estados de oxidaccedilatildeo a

acidez do metal a capacidade de transferecircncia de electrotildees e a estabilidade das espeacutecies

cataliacuteticas podem ser determinantes na escolha do metal mais adequado para uma dada

transformaccedilatildeo258

Na tabela 12 apresentam-se alguns exemplos da aplicaccedilatildeo de complexos na cataacutelise

enantiosselectiva homogeacutenea para fins comerciais

Tabela 12 ndash Algumas aplicaccedilotildees comercias da cataacutelise enantiosselectiva homogeacutenea na

aacuterea da quiacutemica fina5

Reacccedilatildeo Catalisador Produto Aplicaccedilatildeo

Hidrogenaccedilatildeo Ru(S)-BINAP (S)-Naproxen Farmacecircutica

Hidrogenaccedilatildeo de

Enamidas RhDIPAMP L-DOPA

L-Fenilalanina Farmacecircutica

Aditivo de comida

Isomerizaccedilatildeo de

Aminas aliacutelicas Rh(S)-BINAP L-Mentol Aroma Quiacutemico

Epoxidaccedilatildeo de

Aacutelcoois aliacutelicos

Ti(OiPr)4tBuOOH

Tartarato de di-

isopropilo

Glicidol de disparlure

Intermediaacuterio da siacutentese de um

atraente de insectos

ciclopropanaccedilatildeo Cubase de Schiff quiral Cilastatina Farmacecircutica

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 21: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

9

Na cataacutelise assimeacutetrica inicialmente eram usadas fosfiacutenas terciaacuterias com aacutetomos

de foacutesforo como centros quirais Mais tarde passaram a desenvolver-se estudos com

complexos quirais com aacutetomos de carbono assimeacutetricos

Nos anos 70 e 80 comeccedilaram a ser usados ligandos contendo o grupo funcional

amina A utilizaccedilatildeo deste tipo de ligandos tem uma vantagem clara que eacute a maior

facilidade de obter estes ligandos numa forma enantiomericamente pura

13 Siacutentese Assimeacutetrica Actualidade e Perspectivas Futuras

O planeamento e desenvolvimento de novas substacircncias bioactivas requer um

grande conhecimento das estruturas moleculares e da sua relaccedilatildeo com propriedades

bioloacutegicas Estes conhecimentos tornam possiacutevel que substacircncias preparadas no

laboratoacuterio seja utilizadas em substituiccedilatildeo de produtos naturais

Muitos dos faacutermacos sintetizados apresentam-se na foacutermula raceacutemica

exceptuando alguns casos de faacutermacos semi-sinteacuteticos que tem como material de

partida compostos naturais (antibioacuteticos esteroacuteides e glicosiacutedeos)9

A industria farmacecircutica durante anos ignorou a importacircncia da pureza oacuteptica

dos princiacutepios activos pelo que muitos dos medicamentos eram apresentados com

misturas raceacutemicas Tais misturas podem ser muito prejudiciais para a sauacutede puacuteblica

como eacute o caso da talidomida Neste caso particular o faacutermaco era comercializado na

forma raceacutemica o enantioacutemero (R) tinha um efeito terapecircutico tranquilizante enquanto

o enantioacutemero (S) apresentava um efeito teratoacutegenico

Presentemente existe legislaccedilatildeo exigindo que novos faacutermacos raceacutemicos soacute

sejam lanccedilados no mercado com determinadas restriccedilotildees Organizaccedilotildees como a FDA (

Food and Drugs Administration) nos Estados Unidos da Ameacuterica e a Agecircncia Europeia

do Medicamento (EMEA) tem directrizes severas para a introduccedilatildeo e comercializaccedilatildeo

de um novo medicamento A comercializaccedilatildeo de um medicamento na forma raceacutemica

soacute eacute permitida quando testes rigorosos nomeadamente testes toxicoloacutegicos e ensaios

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 22: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

10

cliacutenicos forem realizados para cada um dos enantioacutemeros e de seguida comparados

com os resultados da mistura raceacutemica9

14 Alquilaccedilatildeo Assimeacutetrica de Aldeiacutedos

A construccedilatildeo de ligaccedilotildees carbono-carbono eacute uma operaccedilatildeo fundamental em

siacutentese orgacircnica A adiccedilatildeo de reagentes organometaacutelicos a compostos de carbonilo eacute

uma das reacccedilotildees mais comuns para este efeito conduzindo agrave obtenccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios2202122

A alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes organometaacutelicos na

presenccedila de ligandos quirais permite obter aacutelcoois secundaacuterios opticamente activos

(Esquema 11)

Esquema 11

Este meacutetodo traz algumas vantagens nomeadamente a possibilidade de promover a

elongaccedilatildeo da cadeia carbonada simultaneamente com a geraccedilatildeo de um centro quiral Os

aacutelcoois secundaacuterios quirais satildeo componentes de vaacuterios compostos de ocorrecircncia natural

e tecircm uma vasta aplicaccedilatildeo na quiacutemica fina8 Muitos compostos com actividade bioloacutegica

possuem na sua estrutura aacutelcoois secundaacuterios Estes satildeo unidades estruturais em

faacutermacos agroquiacutemicos pesticidas e perfumes Satildeo tambeacutem percursores importantes na

siacutentese de outros compostos quirais como halogenetos aminas eacutesteres eacuteteres etc8

No caso da alquilaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos a transformaccedilatildeo que daacute origem agrave

produccedilatildeo dos aacutelcoois quirais resulta da adiccedilatildeo de diferentes reagentes organometaacutelicos

de liacutetio magneacutesio cobre alumiacutenio titacircnio e zinco a aldeiacutedos na presenccedila de um ligando

quiral8

R H

OZnR2

LR R

OHH

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 23: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

11

No final da deacutecada de 70 mais propriamente em 1978 foi publicado o primeiro

exemplo de uma reacccedilatildeo enantiosselectiva de alquilaccedilatildeo com uso de organometaacutelicos

por Mukaiyama et al Estes autores efectuaram a adiccedilatildeo de alquil-liacutetio e dialquilmagneacutesio

a aldeiacutedos utilizando um aminoaacutelcool quiral derivado da (S)-prolina Esquema 12 Os

excessos obtidos foram 95 e 92 respectivamente A utilizaccedilatildeo destes meacutetodos eacute no

entanto limitada uma vez que estes reagentes organometaacutelicos reagem com os aldeiacutedos

sem que seja necessaacuterio a intervenccedilatildeo do ligando existindo sempre um caminho natildeo

cataliacutetico que daacute resultados raceacutemicos8 Assim satildeo sempre necessaacuterias quantidades

estequiomeacutetricas de ligandos para que se consigam ee elevados

Esquema 12

Em contraste com este tipo de compostos os reagentes organometaacutelicos de

zinco natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos Estes satildeo praticamente inertes nas

reacccedilotildees com aldeiacutedos pois a sua nucleofilicidade eacute baixa No entanto a sua reactividade

pode aumentar na presenccedila de determinados aditivos tornando-os assim compostos

muito uacuteteis e muito utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

Os organozincos natildeo reagem directamente com os aldeiacutedos devido agraves

caracteriacutesticas estruturais das moleacuteculas dos dialquilzincos sendo necessaacuterio a presenccedila

de um ligando Estas moleacuteculas apresentam uma estrutura linear sendo pouco polares e

pouco reactivas Mas na presenccedila de um ligando quiral ambas as moleacuteculas coordenam

e a estrutura linear do dialquilzinco passa para uma estrutura aproximadamente

tetraeacutedrica As ligaccedilotildees Zn-R ficam mais compridas e a nucleofilicidade dos grupos

alquilo ligados ao zinco aumenta8

CHO

H

PhOHBu 95 ee (S)

H

PhEtOH 92 ee (R)

BuLi

Et2 Mg

L

L

NMe

N

LiO

L=

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 24: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

12

Ligandos quirais contendo aacutetomos dadores de electrotildees como o nitrogeacutenio e o

oxigeacutenio coordenam com os reagentes organometaacutelicos de zinco gerando complexos

capazes de diferenciar as faces enantiotoacutepicas dos aldeiacutedos ocorrendo assim um

controlo natildeo soacute estereoquiacutemico da adiccedilatildeo dos reagentes de organozinco como tambeacutem

a activaccedilatildeo dos reagentes de zinco

Existem dois mecanismos distintos para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos com reagentes de dialquilzinco Diferenciando-se soacute nas

espeacutecies que promovem as reacccedilotildees

Um dos mecanismo eacute promovido por bases de Lewis (B) e o outro por aacutecidos

de Lewis (A) No primeiro mecanismo o catalisador eacute uma base de Lewis (compostos

que contem nitrogeacutenio oxigeacutenio e enxofre) como no caso dos aminoaacutelcoois diaminas e

aminosulfonamidas A base activa os reagentes de dialquilzinco atraveacutes da formaccedilatildeo de

zincatos que reagem com aldeiacutedos induzindo a formaccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios

quirais220 Quando o catalisador eacute um aacutecido Lewis quiral a formaccedilatildeo do aacutelcool

secundaacuterio quiral deve-se ao facto de este aumentar a electrofilicidade do aldeiacutedo

coordenando o aacutetomo de oxigeacutenio ao catalisador e facilitando o ataque do reagente de

dialquilzinco220 (Esquema 13)

Esquema 13

Na alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo utilizados diferentes tipos de

ligandos nomeadamente dioacuteis diaminas e seus derivados salens quirais aminoaacutelcoois

entre outros21232425 De acordo com a literatura os compostos que exibem maior

eficiecircncia como catalisadores quirais neste tipo de reacccedilatildeo satildeo os β-aminoalcoois o que

RCHO AO A

HRR2Zn

R R

OZnRH+

R R

OH

R2Zn A R2Zn-B RCHOR R

OZnRH+

R R

OH

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 25: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

13

justifica a existecircncia de numerosas referecircncias aos aspectos mecaniacutesticos da reacccedilatildeo de

alquilaccedilatildeo utilizando estes ligandos8

Todos os catalisadores utilizados no decorrer do presente trabalho na

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos satildeo usados como bases de Lewis pelo que

apenas este mecanismo seraacute discutido em pormenor

Esquema 14

Noyori et al26 propotildeem o ciclo cataliacutetico do Esquema 14 para a reacccedilatildeo do

benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de um β-aminoaacutelcool Inicialmente a

coordenaccedilatildeo entre 12 e uma moleacutecula de ZnEt2 resulta na formaccedilatildeo de um alcoacutexido de

zinco 13 Na formaccedilatildeo deste intermediaacuterio o zinco adquire um comportamento de

aacutecido Lewis e o oxigeacutenio do aminoaacutelcool o de base de Lewis O composto 13 pode ser

estabilizado por dimerizaccedilatildeo formando 14 mas somente 13 eacute espeacutecie activa A espeacutecie

13 pode reagir com uma segunda moleacutecula de dietilzinco dando uma espeacutecie de zinco

dinuclear 15 A adiccedilatildeo de um equivalente de benzaldeiacutedo tambeacutem pode estabilizar a

espeacutecie 13 obtendo-se assim 16 Em soluccedilatildeo todos estes intermediaacuterios se encontram

OH

NR2

+R2Zn- RH

OZn

R2N

R+R2Zn

-R2Zn

OZn

R2N

R

ZnR R

OZn

R2N R

OZn

R NR2

- PhCHO+ PhCHO

OZn

R2N R

Ph

- PhCHO+ PhCHO

+R2Zn

-R2Zn OZn

R2N R

ZnR R

PhO

Zn

R2N R

OZn

R

R

Ph

R2Zn

RZnOCH(C6H5)R

RZnOCH(C6H5)RPhCHO

12

13

1415

16 17

18

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 26: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

14

em equiliacutebrio A formaccedilatildeo do intermediaacuterio 17 pode ser alcanccedilada quer partindo de 16

quer de 15 que de forma lenta possibilita a obtenccedilatildeo de 18 Esta espeacutecie eacute estaacutevel e eacute

convertida no alcoacutexido do produto e nos precursores cataliacuteticos 16 ou 15826

No intermediaacuterio 13 o aacutetomo de zinco tem uma estrutura planar e actua como

um aacutecido de Lewis e por interacccedilatildeo com as orbitais natildeo ligantes do oxigeacutenio o aldeiacutedo

eacute activado O grupo alquilo eacute transferido para o substrato atraveacutes do aacutetomo de oxigeacutenio

do ligando que vai coordenar com o dialquilzinco aumentando assim o caraacutecter

nucleofiacutelico dos grupos alquiacutelicos

O passo que determina a estereosselectividade do processo cataliacutetico eacute agrave

transformaccedilatildeo de 17 em 18 Nesta transformaccedilatildeo ocorre a formaccedilatildeo de alguns estados

de transiccedilatildeo que por sua vez iratildeo depender das propriedades electroacutenicas e do

impedimento do ligando condicionando a estereoquiacutemica e a enantiosselectividade da

reacccedilatildeo272829

Para a obtenccedilatildeo de bons ee enantiomeacutericos as caracteriacutesticas dos ligandos satildeo

muito importantes embora existam outros factores que influenciam a selectividade das

reacccedilotildees enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo

Os ligandos com estruturas riacutegidas promovem o aumento da eficiecircncia e da

induccedilatildeo de quiralidade nos produtos de reacccedilatildeo Por isso ligandos que apresentam

estruturas ciacuteclicas especialmente com aacutetomos dadores de electrotildees incorporados no seu

anel ou directamente ligados a este constituem potenciais candidatos agrave obtenccedilatildeo de

produtos com elevada pureza oacuteptica

Os β-aminoaacutelcoois representam a classe de ligandos que mais tem sido utilizada

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo sendo muitos deles derivados de produtos naturais como a

efedrina a norefedrina30 a cacircnfora31 o limoneno32 e os aminoaacutecidos333435

Oguni e Omi36 foram os primeiros a efectuar uma reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo de

aldeiacutedos utilizando dietilzinco na presenccedila de uma quantidade cataliacutetica de (S)-leucinol

como ligando quiral tendo obtido um ee de 49 Mais tarde Noyori et al22 apresentam

o primeiro exemplo de uma alquilaccedilatildeo com um ee elevado utilizando como ligando o (-

)-3-exo-(dimetilamno)isoborneol (DAIB) 19

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 27: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

15

Os aminoaacutecidos constituem uma fonte privilegiada para a siacutentese de ligandos

quirais com as mais diversificadas estruturas encontrando-se na literatura referecircncias agrave

utilizaccedilatildeo de vaacuterios ligandos quirais derivados de diversos aminoaacutecidos35

Da et al sintetizam vaacuterios ligandos derivados da L-fenilalanina com diferentes

substituintes no carbono do hidroxilo 110 Estes autores verificaram que os melhores

ee ateacute 97 eram obtidos quando os substituintes eram grupos etilo37

Para aleacutem dos compostos jaacute citados existe uma enorme variedade de ligandos

nomeadamente β-aminoaacutelcoois derivados ou natildeo de produtos naturais que exibem

bons resultados na alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos dos quais podemos dar o exemplo da

oxazolina 111 que apresenta um ee gt99 neste tipo de reacccedilotildees38

Outros tipos de ligandos designadamente aminoaacutelcoois derivados de produtos

natildeo naturais 112 apresentam elevados ee

O ligando 112 apresenta caracteriacutesticas que satildeo muito importantes para

alcanccedilar bons ee O facto do nitrogeacutenio do anel de quatro membros ser terciaacuterio

confere uma rigidez conformacional podendo conduzir a elevados ee Eacute importante

referir que uma das caracteriacutesticas comum a vaacuterios ligandos que apresentam excessos

NMe2

OH19

N

R

OH

R R=PhR=MeR=EtR=Pr2R=

110

N

O

OH

111

N

Ph Ph

OH

Ph112

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 28: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

16

enantiomeacutericos muito elevados eacute o facto de a amina ser terciaacuteria e se encontrar em

aneacuteis maioritariamente de cinco ou seis membros Os compostos de seguida

apresentados satildeo exemplos de ligandos quirais que possuem estas caracteristicas e

apresentam ee de 92 a 99

Natildeo soacute os aminoaacutelcoois acabados de referir apresentam bons resultados nas

reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo Existem outros tipos de ligandos nomeadamente dioacuteis

diaminas e seus derivados que apresentam elevados ee As diaminas e os seus derivados

tecircm recebido menos atenccedilatildeo na sua utilizaccedilatildeo como ligandos quirais Mas as suas

potencialidades satildeo enormes como eacute o caso dos derivados do aacutecido canfoacuterico

sintetizados no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica por exemplo a 13 diamina 117

apresenta um ee de 96 na alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco23

Neste trabalho foram sintetizados vaacuterias diaminas para utilizar em reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos na sequecircncia de trabalhos jaacute efectuados no

grupo de Orgacircnica

N

Ph PhPh

OH113

O

NPh

Ph Ph

OH114

NMe

Ph

PhOH

115

HO N

O

116

NHEtNH

O

117

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 29: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

17

15 Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos

A cianaccedilatildeo assimeacutetrica de aldeiacutedos e de cetonas eacute uma transformaccedilatildeo sinteacutetica

muito versaacutetil utilizada para a formaccedilatildeo de ciano-hidrinas (Esquema 15) 203940

As ciano-hidrinas quirais satildeo intermediaacuterios quirais muito uacuteteis para a siacutentese de

faacutermacos e agroquiacutemicos Podemos encontrar ciano-hidrinas em mais de trecircs mil

plantas em bacteacuterias fungos e muitos insectos Este tipo de compostos constitui uma

fonte de nitrogeacutenio para a biossiacutentese dos aminoaacutecidos3940

As transformaccedilotildees sinteacuteticas das ciano-hidrinas permitem a criaccedilatildeo de um largo

espectro de diferentes compostos como os α-hidroxiaacutecidos β-aminoaacutelcoois α-

hidroxilcetonas α-aminonitrilos α-hidroxieacutesteres β-hidroxiaminas (primaacuterias e

secundaacuterias) entre outros

Esquema 15

Existem trecircs meacutetodos para a obtenccedilatildeo de ciano-hidrinas siacutentese enzimaacutetica

siacutentese peptiacutedica e siacutentese quiacutemica40 Devido agrave complexidade do trabalho no laboratoacuterio

e devido ao facto das enzimas exigirem a utilizaccedilatildeo de temperaturas e pH controlados

no seu manuseamento a siacutentese enzimaacutetica e peptiacutedica satildeo menos utilizadas A siacutentese

de ciano-hidrinas por via quiacutemica foi o meacutetodo que mais se tem desenvolvido nos

uacuteltimos anos com a publicaccedilatildeo de inuacutemeros artigos cientiacuteficos nesta aacuterea4142434445

O TMSCN e o HCN satildeo os reagentes mais utilizados na preparaccedilatildeo das ciano-

hidrinas A niacutevel industrial a utilizaccedilatildeo do HCN eacute mais usual do que a do TMSCN

Ambos apresentam algumas desvantagens na utilizaccedilatildeo tais como o elevado custo e a

sua toxicidade o que leva a que jaacute se utilizem outras fontes de cianeto tais como os

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 30: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

18

cianoformatos de alquilo a ciano-hidrina da acetona o cianeto de acetilo e a

cianofosforilase3940

Os complexos metal-ligando satildeo usados nas reacccedilotildees enantiosselectivas de

cianaccedilatildeo de aldeiacutedos como aacutecidos de Lewis existe uma larga variedade de metais

utilizados nestas reacccedilotildees incluindo o titacircnio o vanaacutedio e o alumiacutenio40

A primeira reacccedilatildeo de adiccedilatildeo enantiosselectiva de TMSCN a um aldeiacutedo

(isobutanal) catalisada por um complexo de boro e um aacutecido de Lewis opticamente

activo foi efectuada por Reetz et al46 Apesar da baixa enantiosselectividade da reacccedilatildeo

ficou demonstrado o potencial dos sistemas cataliacuteticos contendo aacutecidos de Lewis na

siacutentese das ciano-hidrinas assimeacutetricas (Esquema 16)

Esquema 16

13 Nos uacuteltimos anos tecircm sido utilizados complexos organometaacutelicos com

caracteriacutesticas de aacutecidos de Lewis nas reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo enantiosselectiva

de aldeiacutedos De entre os vaacuterios complexos utilizados destacam-se os de titacircnio (IV) que

tecircm sido alvo de inuacutemeras publicaccedilotildees nesta aacuterea3940

Para a siacutentese de ciano-hidrinas e seus derivados os ligandos quirais mais

utilizados e tambeacutem os que apresentam melhores resultados satildeo as bases de Schiff

nomeadamente ligandos do tipo salen Estes ligandos quirais satildeo obtidos por

condensaccedilatildeo de hidroxialdeiacutedos aromaacuteticos com aminas quirais adequadas e satildeo usados

na adiccedilatildeo enatiosselectiva do grupo cianeto a aldeiacutedos e a cetonas

Da literatura ressalta que os ligandos do tipo salen possuem caracteriacutesticas

electroacutenicas e esteacutereas que levam a que apresentem resultados muito promissores na

adiccedilatildeo enantiosselectiva do grupo cianeto a compostos de carbonilo39404142

H

OTMSCN

1 (10 mol)ou

2 (20 mol )-78 ordmC 140h

HidroacuteliseCN

OH

12 - 16 ee

BOMe

Ph Ph BCl

Ph Ph

1 2

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 31: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

19

Os tipos de ligandos usados nestas reacccedilotildees incluem ligandos tetradentados

tridentados e bidentados44

Existem dois tipos de bases de Schiff as de simetria C1 e simetria C2 Esquema

17 No presente trabalho sintetizamos somente bases de Schiff de simetria C1 A

maioria dos ligandos do tipo salen com simetria C2 presentes na literatura satildeo

derivados da 12-difeniletilenodiamina ou da 12-diaminociclohexano Esquema 183940

Esquema 17

A introduccedilatildeo de diferentes grupos nas posiccedilotildees R123 e R4 permite modelar a

estrutura do complexo de modo a obter ee elevados4445 Normalmente os grupos que

satildeo introduzidos satildeo volumosos como o tert-butilo A inserccedilatildeo deste tipos de grupos

aumenta o impedimento do ligando levando a um aumento de eficiecircncia do sistema

cataliacutetico414243

Esquema 18

OH

R1R2

R3

C2 Diamina Simeacutetrica

Aminas Quirais Substituiacutedas

H2N NH2

R4 R4

H2N X

R5 R6

N N

R4 R4

OH

R1R2

R3

HO

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C2

N X

R5 R6

OH

R1R2

R3

Bases de Schiff - simetria C1

N N

OH HO

tBu

tBu

tBu

tBu

N N

Ph Ph

OH HO

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 32: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Introduccedilatildeo

20

Eacute oportuno salientar que existe na literatura menccedilatildeo a outros tipos de ligandos

utilizados na siacutentese de ciano-hidrinas tais como amidas e dioacuteis (de que o Binol eacute um

bom exemplo) Esquema 19

Esquema 19

O enorme espectro de compostos que podem ser sintetizados recorrendo agraves

ciano-hidrinas quirais com elevado interesse farmacoloacutegico e agro-quiacutemico levaram a

que este tipo de reacccedilotildees fosse estudado pelo nosso grupo de investigaccedilatildeo

Neste trabalho propusemo-nos sintetizar ligandos de base pirrolidina e salens

para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo assimeacutetrica de

aldeiacutedos Consequentemente estes dois tipos de reacccedilotildees seratildeo discutidos com mais

pormenor no presente trabalho

O

OTiCl

ClNH HN

Ph Ph

N N

OO

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 33: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

21

Capiacutetulo 2

Siacutentese de Ligandos Quirais

O trabalho que se apresenta nesta tese de mestrado teve por objectivo sintetizar

ligandos quirais para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e cianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Para este efeito partimos de compostos quirais de ocorrecircncia natural que foram

modificados de modo a obter estruturas diversificadas que pudessem ser uacuteteis em

cataacutelise enantiosselectiva Os compostos naturais satildeo sem duacutevida a fonte mais acessiacutevel

de precursores quirais uma vez que podem ser obtidos comercialmente na sua forma

enantiomericamente pura

Pretendia-se sintetizar ligandos com grupos amina amida sulfonamida e

hidroxilo que pudessem ser utilizados nas reacccedilotildees de catalise a estudar

Neste capiacutetulo descreve-se a siacutentese dos ligandos preparados encontrando-se

estes agrupados em funccedilatildeo do composto base que lhes deu origem

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 34: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

22

21 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Aspaacutertico

O aacutecido-L-aspaacutertico [(S)-2-aacutecido aminossuciacutenico] (21) foi obtido pela primeira

vez por Plisson em 1827 a partir da asparagina47 Esta foi isolada pela primeira vez por

dois quiacutemicos Robiquet e Vauquellin a partir do sumo de um vegetal o Asparagus

officinalis47 Plisson observou que do aquecimento da asparagina com hidroacutexido de

chumbo obtinha um composto que por hidroacutelise alcalina ou aacutecida resultava no aacutecido

aspaacutertico48

O aacutecido aspaacutertico pertence ao grupo dos aminoaacutecidos natildeo essenciais e possuem

aleacutem de um grupo carboxilo e de um grupo amina em posiccedilatildeo α relativamente ao

primeiro um segundo grupo carboxilo49 Eacute um aminoaacutecido natildeo essencial uma vez que

natildeo eacute sintetizado pelo corpo humano Este aminoaacutecido tambeacutem pode ser encontrado

em produtos laacutecteos e na carne

O aacutecido-L-aspaacutertico conjuntamente com a fenilalalina eacute utilizado para a siacutentese

do aspartame que eacute um adoccedilante artificial Este aminoaacutecido ajuda a aumentar a

resistecircncia do organismo diminuir a fadiga e eacute um neurotransmissor excitatoacuterio no

ceacuterebro

Tanto quanto podemos apurar existem trabalhos em que derivados do aacutecido-

L-aspaacutertico satildeo usados como auxiliares quirais em cataacutelise enantiosselectiva50 Neste

trabalho e dando continuidade a estudos jaacute efectuado no grupo de investigaccedilatildeo em que

estamos integrados2123242551 propusemo-nos sintetizar alguns ligandos derivados do

aacutecido-L-aspaacutertico para utilizar em reacccedilotildees de catalise enantiosselectiva Pareceu-nos

conveniente obter pirrolidinas diaminas aminossulfonamidas aminoamidas e salens

derivados deste aminoaacutecido para serem utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e

trimetilsilicianaccedilatildeo enantiosselectivas de aldeiacutedos

Seguidamente seratildeo discutidas em pormenor cada uma das sequecircncias

sinteacuteticas desenvolvidas

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 35: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

23

211 Ligandos de Base Pirrolidina

Na continuaccedilatildeo de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo de quiacutemica

orgacircnica em que ligandos de base pirrolidina derivados do acido maacutelico foram

sintetizados para utilizaccedilatildeo em reacccedilotildees cataliacuteticas de alquilaccedilatildeo24 sintetizamos

compostos anaacutelogos a estes com um grupo amina em vez do grupo hidroacutexilo (OH)

ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico A modificaccedilatildeo deste grupo substituinte

pareceu-nos vantajosa uma vez que a presenccedila deste grupo tornaria possiacutevel um maior

nuacutemero de variaccedilotildees estruturais no ligando

De modo a obter ligandos do tipo pirrolidina derivados do aacutecido-L-aspaacutertico

21 seguiu-se uma sequecircncia sinteacutetica Esquema 21 em que alguns passos satildeo comuns a

sequecircncias sinteacuteticas jaacute efectuadas no nosso grupo de investigaccedilatildeo (protecccedilatildeo do grupo

hidroxilo reduccedilatildeo e mesilaccedilatildeo) e os restantes passos efectuados nomeadamente a

ciclizaccedilatildeo foram por noacutes optimizados

Esquema 21

O primeiro passo da sequecircncia sinteacutetica consiste na esterificaccedilatildeo do aacutecido-L-

aspaacutertico seguindo o meacutetodo descrito por Webb et al52 O composto 21 eacute tratado com

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

26

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

A) BenzilaminaB)Ciclohezilamina

25

NNH

Boc

NNH

Boc

27

A

B

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 36: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

24

cloreto de tionilo obtendo-se o respectivo cloreto de aacutecido e este reage com metanol

formando-se o composto 22 quantitivamente

O aminoaacutecido 21 apresenta dois grupos carboxiacutelicos estes grupos tem como

caracteriacutestica serem pouco reactivos Para que possamos tornar estes grupos mais

reactivos fazemo-los reagir com cloreto de tionilo para formar um cloreto de aacutecido A

elevada reactividade dos cloretos de aacutecido permite-nos obter mais facilmente o dieacutester

2249

No segundo passo da sequecircncia sinteacutetica foi efectuada a protecccedilatildeo do grupo

amina de 22 com di-tert-butildicarbonato seguindo um meacutetodo de siacutentese descrito por

Fiat et al53

A presenccedila do grupo amina no composto 22 trazia-nos alguns problemas a

niacutevel reaccional Eacute um grupo muito reactivo e para que natildeo ocorressem reacccedilotildees

secundaacuterias indesejaacuteveis tivemos de proceder agrave sua protecccedilatildeo

O grupo protector di-tert-butildicarbonato eacute um carbamato (NHCO2R) sendo

muito utilizados na protecccedilatildeo de aminas A sua remoccedilatildeo pode realizar-se atraveacutes de uma

hidroacutelise aacutecida6 O produto final 23 foi obtido com um rendimento de 89

O diol 24 foi obtido por reduccedilatildeo de 23 com hidreto de alumiacutenio e liacutetio em

THF seco agrave temperatura ambiente Este procedimento jaacute se encontra descrito em

trabalhos anteriormente efectuados no grupo de investigaccedilatildeo24 e permitiu obter o diol

24 com um rendimento de 72

O composto dimesilado 25 eacute obtido por tratamento do diol 24 com cloreto de

mesilo a 0ordmC em diclorometano5 resultando um soacutelido amarelo com um rendimento de

68

O grupo hidroacutexilo apresenta a caracteriacutestica de ser um grupo mau abandonante

Para o tornar num bom abandonante a transformaccedilatildeo do mesmo em mesilato (MsOR)

eacute um meacutetodo muito utilizado

O composto dimesilado 25 traz-nos um elevado espectro de possibilidades

para continuaccedilatildeo da rota sinteacutetica e para obter todos os tipos de ligandos por noacutes

pretendidos Eacute um precursor para a formaccedilatildeo de diaminas e derivados pirrolidinas

salens e aminossulfonamidas entre outros

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 37: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

25

Para obter a pirrolidina 26 procedeu-se agrave ciclizaccedilatildeo de 25 com uma amina

primaacuteria a benzilamina Na tentativa de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 utilizaacutemos trecircs

processos distintos o primeiro com auxiacutelio de micro-ondas o segundo seguindo um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al54 e o terceiro atraveacutes de um meacutetodo

de siacutentese descrito por Masamune et al55 A reacccedilatildeo em microondas natildeo apresentou os

resultados desejados O composto principal formado natildeo era a pirrolidina pretendida

Atraveacutes da anaacutelise de RMN 1H verificamos tratar-se de ser um composto natildeo ciclizado

Para a ciclizaccedilatildeo com irradiaccedilatildeo por micro-ondas utilizaram-se condiccedilotildees previamente

estabelecidas no grupo para a formaccedilatildeo de compostos anaacutelogos

Reestruturando a forma de obtenccedilatildeo da pirrolidina 26 seguimos um

procedimento descrito por Moon Sung-Hwan et al O composto 25 eacute refluxado durante

24 horas em diclorometano com benzilamina Ao contraacuterio da primeira tentativa esta

apresentou melhores resultados

Verificaacutemos atraveacutes de TLC que se formavam vaacuterios produtos De acordo com

a interpretaccedilatildeo do RMN protoacutenico confirmaacutemos a presenccedila do produto pretendido na

mistura A purificaccedilatildeo da mistura de reacccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica

permitiu obter 26 contudo com um rendimento baixo cerca de 7

Devido agraves dificuldades encontradas para a purificaccedilatildeo da pirrolidina 26

decidimos experimentar um novo meacutetodo de ciclizaccedilatildeo Utilizando o procedimento

descrito por Masamune et al55 o composto dimesilado eacute feito reagir com benzilamina

como solvente e reagente durante 96 horas agrave temperatura ambiente Apoacutes isolamento

da mistura reaccional observaacutemos por TLC que tiacutenhamos benzilamina ainda presente

Procedemos entatildeo agrave purificaccedilatildeo do produto por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica A anaacutelise por RMN 1H do produto isolado confirmou a ciclizaccedilatildeo e obtenccedilatildeo da

pirrolidina 26 com rendimento de 25

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 38: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

26

Esquema 22

Decidimos efectuar a siacutentese de outros derivados pirrolidiacutenicos com diferentes

substituintes no N-pirrolidiacutenico Esquema 22 utilizando o meacutetodo de Masamune et al55

Para aleacutem do derivado com o grupo benzilo no nitrogeacutenio 26 sintetizamos outro com

um grupo ciclohexil como substituinte 27 Esta alteraccedilatildeo foi efectuada com o objectivo

de analisar o efeito do substituinte no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico em reacccedilotildees de

catalise enantiosselectiva O produto 27 foi obtido com um rendimento de 20

De seguida e partindo da pirrolidina 26 sintetizamos novos derivados para

tentar esclarecer qual a influecircncia de diferentes substituintes no grupo amina da posiccedilatildeo

3 do anel pirrolidiacutenico

Comeccedilaacutemos por desproteger o grupo amina 26 obtendo assim um grupo

amina primaacuterio 28 O meacutetodo seguido para a desprotecccedilatildeo eacute descrito por Pansare et

al56 Trataacutemos o composto 26 com aacutecido trifluoraceacutetico (TFA) durante uma noite

obtendo-se a pirrolidina 28 com um rendimento de 93 A obtenccedilatildeo de 28 abriu-nos

a possibilidade de alargar o leque de compostos com a introduccedilatildeo de novos grupos

substituintes no grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico

NH

N

27

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

A B

NH

26

BocN

TFA

Boc

H2N

28

N

OSO2Cl

OS

NH

NO

O

29

A) BenzilaminaB) Ciclohexilamina

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 39: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

27

Reportando-nos para resultados dum trabalho recente desenvolvido no grupo

de Orgacircnica23 decidiu-se introduzir um substituinte canforsulfonilo no grupo amina da

posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico formando-se assim uma aminosulfonamida Na

literatura ligandos similares aos que estamos a sintetizar contendo o grupo

canforsulfonilo como substituinte apresentaram elevados excessos enantiomeacutericos em

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos23

Para a obtenccedilatildeo do composto 29 (Esquema 22) fizemos reagir 28 com cloreto

de canforsulfonilo agrave temperatua ambiente durante a noite A reacccedilatildeo eacute controlada por

TLC No final observaacutemos que o produto natildeo estava puro pelo que procedemos agrave sua

purificaccedilatildeo atraveacutes de cromatografia em gel de siacutelica Por analise do espectro de RMN

1H do produto obtido verificamos que era o composto pretendido e que se encontrava

puro tendo sido isolado com rendimento de 8

A seacuterie de ligandos cuja siacutentese se descreveu foi usada em reacccedilotildees

enantiosselectivas de alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no

Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 40: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

28

212 Ligandos do Tipo Salen

Satildeo vaacuterios os exemplos na literatura da utilizaccedilatildeo de ligandos quirais do tipo

salen em reacccedilotildees de cataacutelise enantiosselectiva O nosso interesse neste tipo de ligandos

prendia-se com o facto de uma parte da siacutentese jaacute se encontrar estabelecida e na qual jaacute

possuiacuteamos experiecircncia no grupo e tambeacutem porque este tipo de ligandos tinham

conduzido agrave obtenccedilatildeo de bons excessos enantiomeacutericos em vaacuterias reacccedilotildees de cianaccedilatildeo

de aldeiacutedos39404142

Procedemos agrave siacutentese do salen quiral derivado do aacutecido-L-aspaacutertico atraveacutes de

um procedimento desenvolvido no grupo de orgacircnica42 seguindo a sequecircncia sinteacutetica

apresentada no Esquema 23

Esquema 23

23LiAlH4

CH2OH

CH2OH

NH24

Boc

MsCl

CH2OMs

CH2OMs

NH25

Boc

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2

MeOH

21

CO2CH3

CO2CH3

H3N

22

Boc

CO2CH3

CO2CH3

NH23

Cl

COO

CO

O

CH2N3

CH2N3

NH210

BOCNaN3

CH2NH2

CH2NH2

NH211

BOC[Pd]

25 H2

CHOOH

OHN N

HNBoc

HO

212

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 41: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

29

Na anaacutelise deste esquema sinteacutetico observamos que os primeiros quatro passos

satildeo idecircnticos aos do esquema 21 Esterificaccedilatildeo do composto 21 com cloreto de tionilo

formando-se 22 A protecccedilatildeo de 22 com di-tert-butildicarbonato formando o

composto 23 a formaccedilatildeo do diol 24 atraveacutes da reduccedilatildeo com hidreto de alumiacutenio liacutetio e

o tratamento do composto 24 com cloreto de mesilo leva agrave formaccedilatildeo do composto

dimesilado 25 A diazida 210 foi obtida a partir do composto 25 por reacccedilatildeo com azida de

soacutedio em DMF a 90 degC O evoluir da reacccedilatildeo foi controlado por TLC e no final

confirmaacutemos atraveacutes de IV a presenccedila da diazida sendo o produto utilizado

directamente no passo sinteacutetico seguinte A diamina 211 foi obtida por hidrogenoacutelise

com hidrogeacutenio molecular agrave pressatildeo atmosfeacuterica na presenccedila de PdC a 10 A

reacccedilatildeo esta completa ao fim de 4h e a diamina obtida eacute um oacuteleo amarelo paacutelido com

um rendimento de 56

A formaccedilatildeo do salen 212 foi efectuada por reacccedilatildeo de condensaccedilatildeo do 35-di-

tert-butil-2-hidroxibenzaldeiacutedo com a diamina 211 formando a di-imina 212 com um

rendimento de 12

O salen obtido foi usado em reacccedilotildees enantiosselectivas de Trimetilsilicianaccedilatildeo

de aldeiacutedos cujos resultados seratildeo apresentados no Capiacutetulo 3

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 42: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

30

22 Siacutentese de Ligandos Derivados do Aacutecido-L-

Glutacircmico

O aacutecido-L-glutacircmico [(2S)-2-aacutecido aminopentanodioacuteico] tal como o aacutecido

aspaacutertico eacute um aminoaacutecido natildeo essencial4757 que desempenha um papel importante no

metabolismo das ceacutelulas nervosas na siacutentese dos aminoaacutecidos e da glicose Eacute um

constituinte das prolaminas vegetais e do aacutecido foacutelico sob a forma de eacutester eacute um

constituinte de algumas enzimas Eacute tambeacutem prescrito como anticonvulsivo no

tratamento da epilepsia Estaacute tambeacutem envolvido em funccedilotildees cognitivas no ceacuterebro

como a aprendizagem e a memoacuteria

Este aminoaacutecido foi descoberto e hidrolisado do gluacuteten da farinha de trigo por

Rittausen em 1866 e foi sintetizado pela primeira vez a partir do aacutecido levuliacutenico por

Wolff em 18904757

Eacute importante o estudo deste aminoaacutecido uma vez que se julga estar associado a

doenccedilas como esclerose lateral amiotroacutefica latirismo e doenccedila de Alzheimer

Como objectivo do nosso trabalho pretendiacuteamos sintetizar ligando derivados

do aacutecido-L-glutacircmico nomeadamente amidoaacutelcoois e β-aminoaacutelcoois pirrolidiacutenicos

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 43: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

31

221 Derivados do Tipo β-Amidoaacutelcool

Eacute bem conhecido que os β-aminoaacutelcoois apresentam uma vasta aplicaccedilatildeo em

reacccedilotildees cataliacuteticas e tendem a dar resultados muito promissores nas reacccedilotildees de

alquilaccedilatildeo de aldeiacutedos2124 Aliando a experiecircncia do grupo de orgacircnica aos bons

resultados deste tipos de ligandos presumimos que seria interessante sintetizar e

desenvolver β-aminoaacutelcoois derivados do aacutecido-L-glutaacutemico com um esqueleto

pirrolidiacutenico

Para a obtenccedilatildeo dos ligandos de base pirrolidina Esquema 24 seguimos um

procedimento descrito por Stevenson et al58 tendo sido necessaacuterio efectuar pequenas

alteraccedilotildees em alguns passos

Esquema 24

O primeiro passo desta siacutentese consistiu na esterificaccedilatildeo do acido-L-glutacircmico

213 com cloreto de tionilo obtendo-se o hidrocloreto 214 que foi utilizado

directamente no passo seguinte a reacccedilatildeo com trietilamina para dar a amina livre Esta eacute

utilizada directamente na formaccedilatildeo de 216 por condensaccedilatildeo atraveacutes de irradiaccedilatildeo por

ultra-sons com benzaldeiacutedo A imina obtida eacute um soacutelido amarelo com um rendimento

de 84

CO2H

CO2H

H2N

SOCl2MeOH CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

NEt3

213 214CO2CH3

CO2CH3

H2N

215

215 Benzaldeiacutedo

CO2CH3

CO2CH3

N

216

NaBH4

NO CO2CH3Xileno

218

CO2CH3

CO2CH3

HN

217

NO CO2CH3

218

NaBH4NO

219

OH

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 44: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

32

De seguida a imina 216 eacute reduzida com boro-hidreto de soacutedio agrave amina

secundaacuteria 217 Quando se efectua esta reduccedilatildeo poderaacute haver formaccedilatildeo de uma

mistura de compostos 217 e 218 como eacute descrito na literatura58

A purificaccedilatildeo destes dois compostos 217 e 218 torna-se difiacutecil pelo que

adicionaacutemos xileno e deixamos a refluxar durante 12 horas de modo a completar a

ciclizaccedilatildeo

Atraveacutes de anaacutelise por TLC e RMN protoacutenico observaacutemos que o composto

218 continha uma pequena contaminaccedilatildeo de benzaldeiacutedo Mesmo assim resolvemos

proceder a siacutentese do passo sinteacutetico seguinte a reduccedilatildeo do grupo eacutester com boro-

hidreto de soacutedio em etanol formando-se 219 Pela anaacutelise de RMN 1H verificamos que

o produto natildeo era o pretendido existindo evidecircncia da degradaccedilatildeo

Devido a limitaccedilotildees de tempo natildeo noacutes foi possiacutevel terminar esta sequecircncia

sinteacutetica bem como natildeo conseguimos alcanccedilar os compostos pretendidos para testar

nas reacccedilotildees enantiosselectivas de aldeiacutedos

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 45: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Siacutentese de Ligandos Quirais

33

23 Conclusotildees

Partindo do aacutecido-L-aspaacutertico e do aacutecido-L-glutaacutemico foram sintetizados vaacuterios

ligandos do tipo pirrolidinas aminossulfonamidas salens e derivados para serem

utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo e trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Utilizando o aacutecido-L-aspaacutertico como composto de partida sintetizaacutemos novos

ligandos as pirrolidinas 26 27 e 28 a aminossulfonamida 29 e o salen 212

A maior dificuldade apresentada na siacutentese das pirrolidinas prendeu-se com a

obtenccedilatildeo de um meacutetodo eficaz para a sua ciclizaccedilatildeo e respectiva introduccedilatildeo dos grupos

benzilo e ciclo-hexilo no nitrogeacutenio do anel pirrolidiacutenico Soacute atraveacutes da utilizaccedilatildeo da

benzilamina e da ciclohexilamina como solvente e reagente foi possiacutevel a formaccedilatildeo das

pirrolidinas N-substituiacutedas

Utilizando um meacutetodo sinteacutetico simples conseguimos obter a diamina 28 que eacute

estruturalmente semelhante agrave pirrolidina 26 com a diferenccedila da primeira natildeo possuir

nenhum grupo substituinte ligado ao grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel pirrolidiacutenico A

pirrolidina 26 e a diamina 28 jaacute se encontram descritas mas tanto quanto conseguimos

saber ainda natildeo foram utilizadas nas reacccedilotildees cataliacuteticas por noacutes estudadas

A partir da diamina 28 sintetizaacutemos a aminossulfonamida 29 A siacutentese desta

aminossulfonamida eacute idecircntica agrave de outras jaacute sintetizadas pelo nosso grupo de

investigaccedilatildeo

Iniciaacutemos ainda uma sequecircncia sinteacutetica para a obtenccedilatildeo de ligandos

pirrolidiacutenicos derivados do aacutecido-L-glutacircmico Apesar de terem sido preparados alguns

intermediaacuterios natildeo foi possiacutevel terminar a sequecircncia devido a limitaccedilotildees de tempo

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 46: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

34

Capiacutetulo 3

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

31 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

Um dos meacutetodos mais utilizados para obtenccedilatildeo de aacutelcoois secundaacuterios quirais

usando reagentes orgacircnicos de zinco na presenccedila de catalisadores quirais eacute

seguramente a alquilaccedilatildeo enantiosselectiva de aldeiacutedos20

Atraveacutes desta reacccedilatildeo cataliacutetica conseguimos obter uma elongaccedilatildeo da cadeia

carbonada original do aldeiacutedo proquiral e a formaccedilatildeo de um centro quiral Para estas

reacccedilotildees cataliacuteticas foi nosso objectivo desenvolver e modelar ligandos quirais derivados

do aacutecido-L-aspaacutertico Neste trabalho propusemo-nos obter ligandos com estruturas

diversificadas utilizando sempre compostos quirais de partida acessiacuteveis As

modificaccedilotildees introduzidas conduziram agrave obtenccedilatildeo de pirrolidinas aminossulfonamidas

e salens

Em todas as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo os ligandos sintetizados foram ensaiados soacute

com dietilzinco independentemente das suas caracteriacutesticas electroacutenicas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 47: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

35

311 Alquilaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos com ZnEt2

Os aldeiacutedos por reacccedilatildeo com compostos organometaacutelicos permitem obter

aacutelcoois secundaacuterios Nas alquilaccedilotildees enantiosslectivas de aldeiacutedos a formaccedilatildeo de aacutelcoois

secundaacuterios quirais resulta da adiccedilatildeo de dialquilzincos a aldeiacutedos proquirais na presenccedila

de um catalisador quiral

Os compostos organometaacutelicos de zinco natildeo reagem com aldeiacutedos a natildeo ser na

presenccedila de ligandos que activem o metal Embora existam diversos reagentes de

dialquilzinco o mais utilizado e estudado tem sido o dietilzinco Na continuaccedilatildeo de

estudos jaacute efectuados e desenvolvidos no grupo de Orgacircnica tambeacutem neste trabalho

utilizaacutemos o dietilzinco como reagente alquilante

O benzaldeiacutedo28102123 eacute o substrato que surge na literatura como sendo o

padratildeo para este tipo de reacccedilotildees

A temperatura utilizada nas reacccedilotildees depende muito das caracteriacutesticas dos

ligandos e resulta sempre de um balanccedilo entre conversotildees elevadas e excessos

enantiomeacutericos tambeacutem elevados Regra geral temperaturas mais baixas favorecem ee

mais elevados no entanto os tempos de reacccedilatildeo tornam-se mais longos e as conversotildees

podem ser mais baixas

Temperaturas mais elevadas aumentam as conversotildees mas pode ocorrer

degradaccedilatildeo do ee5960 A escolha da temperatura de 0ordmC tem a vantagem de permitir uma

boa relaccedilatildeo conversatildeo vs ee61626364

Solventes apolares (por exemplo o hexano e o tolueno) conduzem quase

sempre a melhores valores de conversatildeo e enantiosselectividade outros solventes tecircm

sido utilizados e testados como o acetonitrilo tetra-hidrofurano diclorometano e o eacuteter

etiacutelico656667

Eacute de salientar que na maioria das vezes o meio reaccional destas reacccedilotildees eacute uma

mistura de solventes uma vez que o dietilzinco eacute comercializado em soluccedilatildeo de hexano

Tendo em consideraccedilatildeo trabalhos anteriores do grupo de investigaccedilatildeo de

Orgacircnica comeccedilaacutemos por utilizar as condiccedilotildees de reacccedilatildeo jaacute optimizadas Temperatura

0 ordmC solvente ciclo-hexano e substracto o benzaldeiacutedo21232425

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 48: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

36

312 Ligandos de Base Pirrolidina

Os ligandos quirais 26 27 28 e 29 cuja siacutentese se encontra descrita no

Capiacutetulo 2 foram utilizados em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco

(Tabela 31) As condiccedilotildees de reacccedilatildeo foram temperatura de 0ordmC ciclo-hexano como

solvente e 15 mol de catalisador

Tabela 31 Alquilaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com dietilzinco na presenccedila de ligados de base

Pirrolidina

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() 1-Fenilpropan-1-olab

() eecd

()

26

24 42 100 11(S)

27

24 52 100 4(S)

28

24 63 100 23(S)

29 24 23 58 18(S)

aDeterminada por GC b Relativa ao benzaldeiacutedo convertido cDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Cat Quiral

Ciclo-hexano 0ordmC+ Et2Zn H

O

Et

OH

NH

BocN

NH

NBoc

H2NN

OS

NH

NO

O

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 49: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

37

Atraveacutes da anaacutelise da tabela de resultados anterior podemos concluir que o

ligando que apresentou melhor ee foi o 28 Todos os restantes ligandos apresentam

valores de ee baixos

As percentagens de conversatildeo em todas as reacccedilotildees cataliacuteticas foram

moderadas com valores entre 23 e 63

Nestas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo para aleacutem do aacutelcool quiral pode formar-se aacutelcool

benziacutelico que resulta da reacccedilatildeo lenta do produto de etilaccedilatildeo originando propiofenona e

benziloxido(etil)zinco (Esquema 31)

Esquema 31

No que diz respeito agrave formaccedilatildeo de produto secundaacuterio concluiacutemos que soacute com

a utilizaccedilatildeo do ligando 29 eacute que houve formaccedilatildeo de aacutelcool benzilico Sendo a sua

percentagem quase igual agrave do produto quiral

Os ligandos 26 28 e 29 tem o mesmo grupo substituinte no nitrogeacutenio do

anel pirrolidiacutenico o grupo benzilo Podemos entatildeo concluir que os diferentes valores

dos ee se devem agrave presenccedila de difentes grupos substituintes no grupo amina ligado ao

carbono 3 do anel

O ligando 26 com um grupo t-butoxicarbonilo apresenta um ee de 11 e uma

conversatildeo de 42 Provavelmente estes valores baixos devem-se ao facto deste grupo

introduzir algum impedimento na formaccedilatildeo do complexo Algo semelhante tambeacutem

acontece com o composto 29 A introduccedilatildeo do grupo canforsulfonilo um grupo ainda

mais volumoso que o Boc leva a que o estado de transiccedilatildeo formado apoacutes complexaccedilatildeo

com o zinco deveraacute ser muito impedido o que pode diminuir a sua estabilidade O

aumento de ee em relaccedilatildeo ao composto 26 poderaacute dever-se ao facto de o grupo

canforsulfonilo possuir mais dois centros quirais

HEt

OH

H

O O

OZnEt

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 50: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

38

A baixa conversatildeo do composto 29 pode tambeacutem estar associada ao facto do

complexo apresentar caracteriacutesticas mais aciacutedicas uma vez que o grupo sulfonilo eacute um

forte sacador de electrotildees tornado assim o nitrogeacutenio da sulfonamida mais aciacutedico

O ligando 27 apresenta ligado ao N-pirrolidiacutenico um grupo ciclohexilo em vez

do grupo benzilo em 26 28 e 29

Com esta variaccedilatildeo pretendiacuteamos estudar qual o efeito deste substituinte na actividade e

selectividade do processo cataliacutetico Esta ideia teve como base estudos anteriores

realizados no grupo de investigaccedilatildeo utilizando ligandos derivados do aacutecido maacutelico onde

existe um grupo hidroxilo na posiccedilatildeo 3 Figura 31 Variando o substituinte N-

pirrolidiacutenico observam-se algumas diferenccedilas significativas nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo

nomeadamente no que respeita aos ee

Figura 31 ndash Ligando derivado do Aacutecido-L-Maacutelico

Verificamos no entanto neste caso uma diferenccedila pouco significativa quando

comparaacutemos os anaacutelogos 26 e 27

No caso dos ligandos derivados do aacutecido maacutelico β-aminoaacutelcoois satildeo referidos

como muito eficientes em reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo Isto eacute provavelmente consequecircncia de

formarem com o dietilzinco estados de transiccedilatildeo estaacuteveis e de estrutura bem defenida o

que contribui para uma maior selectividade do processo cataliacutetico Nestas circunstacircncias

pequenas modificaccedilotildees estruturais podem ser muito significativas

Eacute possiacutevel que no presente caso o estado de transiccedilatildeo formado entre a

diamina e o ZnEt2 por ser menos estaacutevel e estruturalmente menos bem definido natildeo

seja tatildeo nitidamente influenciados por algumas alteraccedilotildees estruturais

HON

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 51: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

39

32 Trimetilsililcianaccedilatildeo Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

As ciano-hidrinas opticamente activas satildeo intermediaacuterios importantes na siacutentese

orgacircnica para a obtenccedilatildeo de um elevado numero de compostos quirais como os α-

aminoaacutecidos α-hidroxiaacutecidos α-hidroxicetonas α-hidroxiaminas primaacuterias e

secundaacuterias α-hidroxieacutesters entre outros Vaacuterios meacutetodos foram usados para a

obtenccedilatildeo destes compostos sendo que o mais utilizado eacute a trimetilsililcianaccedilatildeo

enantiosselectiva de aldeiacutedos394041

Tabela 32 Trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo com Ti(O-i -Pr)4 na presenccedila do

ligando do tipo salen

Ligando Tempo de Reacccedilatildeo

(h)

Conversatildeoa

() Eebc

()

212

48 42 11(S)

aDeterminada por GC bDeterminado por GC utilizando uma coluna quiral

d(configuraccedilatildeo absoluta do produto quiral)

Visto este tipo de reacccedilotildees poder ser catalisada eficientemente por ligandos do

tipo salen decidimos ensaiar o salen cuja a siacutentese eacute descrita no Capiacutetulo 2 na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo4142

As condiccedilotildees reaccionais da trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos satildeo muito

importantes para a obtenccedilatildeo de bons ee O solvente utilizado o tipo de aldeiacutedo usado

Ti(O-i -Pr)4 L

TMSCN -30ordmC

CN

OSiMe3

CHO

OHN N

HNBoc

HO

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 52: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

40

como substrato e a percentagem de catalisador em funccedilatildeo do tetraisopropoacutexido de

titacircnio satildeo factores muito importantes nas reacccedilotildees4068697071

As condiccedilotildees de reacccedilatildeo utilizadas por noacutes jaacute foram optimizadas em trabalhos

anteriores efectuados no grupo de investigaccedilatildeo4142 O ligando quiral 212 foi utilizado na

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo utilizamos diclorometano como solvente substrato

o benzaldeiacutedo TMSCN utilizado como fonte do grupo cianeto 044 mmol de ligando e

a temperatura de reacccedilatildeo de -30 ordmC (Tabela 32)

Ao analisar os resultados da Tabela 32 podemos concluir que 212 apresenta

conversatildeo e ee moderados isto mostra que este ligando eacute pouco eficiente neste tipo de

reacccedilotildees

Mesmo com a presenccedila de grupos tert-butilo nas posiccedilotildees 3 e 5 do anel

aromaacutetico do aldeiacutedo o ee eacute baixo

O rendimento e o ee moderados podem dever-se ao facto de o ligando possuir

uma estrutura pouco riacutegida por ser derivado de uma diamina 14 e por o centro quiral

estar um pouco afastado do local de coordenaccedilatildeo do titacircnio onde ocorre a reacccedilatildeo

Para trabalhos futuros seraacute interessante obter ligandos deste tipo alterando o

aldeiacutedo ligado agrave diamina e usando outros aminoaacutecidos para obter as diaminas

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 53: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Cataacutelise Enantiosselectiva de Aldeiacutedos

41

33 Conclusotildees

Os ligandos derivados do aacutecido-L-aspaacutertico as pirrolidinas a

aminossulfonamida e o salen revelaram-se pouco eficientes na alquilaccedilatildeo e

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo

Relativamente agraves pirrolidiacutenas 26 27 28 e agrave aminossulfonamida 29 a

introduccedilatildeo de diferentes grupos substituintes quer no nitrogeacutenio pirrolidiacutenico quer no

grupo amina da posiccedilatildeo 3 do anel mostram que a introduccedilatildeo de grupos volumosos no

grupo amina ligado ao carbono 3 do anel pirrolidiacutenico levam a ee baixos

Em contraste com os resultados apresentados por 29 e 26 a diamina 28 em

que nenhum substituinte esta ligado ao grupo amina apresenta o melhor ee e a melhor

conversatildeo

Com o objectivo de verificar qual o efeito do grupo ligado ao N-pirrolidiacutenico

nas reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva do benzaldeiacutedo preparou-se o ligando 27

com o substituinte ciclo-hexilo que se mostrou menos selectivo do que o ligando 26

(N-benziacutelico)

O salen 212 apresentou ee e conversatildeo baixas nas reacccedilotildees de

trimetilsililcianaccedilatildeo do benzaldeiacutedo Esta baixa selectividade pode ser devida ao facto do

quelato formado com o titacircnio ser de 7 membros tornando a estrutura deste ligando

muito flexiacutevel

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 54: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

42

Capiacutetulo 4

Experimental

Neste capiacutetulo apresentam-se os vaacuterios procedimentos experimentais para a

siacutentese dos compostos descritos ao longo do trabalho Alguns dos compostos foram

identificados e caracterizados por algumas das seguintes teacutecnicas espectroscopia de

ressonacircncia magneacutetica nuclear (1H) ponto de fusatildeo rotaccedilatildeo especiacutefica espectrometria

de massa e espectroscopia de infravermelho

41 Aparelhagem

Espectroscopia de Ressonacircncia magneacutetica Nuclear

Os aparelhos de RMN 1H foram obtidos num espectroacutemetro Bruker Avance

III (400 MHz) usando como solvente CDCl3 e CD3OD como padratildeo interno

Os desvios quiacutemicos satildeo indicados em ppm e as constantes de acoplamento em

Hz

Espectros de Infravermelho

Os espectros de infravermelho foram efectuados num espectrofotoacutemetro

Nicolet 6700 (FT-IR) Foram utilizadas pastilhas de KBr para os oacuteleos

Espectros de Massa

Os GC-MS foram obtidos num espectroacutemetro HP 5973 MSD com 70eV para a

ionizaccedilatildeo por impacto electroacutenico acoplado a um cromatoacutegrafo Agilent 6890 Series

utilizando uma coluna HP-5 MS (30 m x 025 mm x 025 microm)

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 55: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

43

Ponto de Fusatildeo

Os pontos de fusatildeo foram determinados num microscoacutepio Leitz Wetzlar

modelo 799 de placa aquecida e num aparelho de leitura Electrothermal ndash Melting

point Apparatus

Rotaccedilatildeo Especiacutefica

Os valores de [α] dos compostos opticamente activos foram determinados num

polariacutemetro digital automaacutetico Optical Activity AA-5

Cromatografia

Foram utilizadas placas de siacutelica 60 com indicador F254 para a cromatografia

de camada fina utilizada para controlar a evoluccedilatildeo de algumas reacccedilotildees

Realizaram-se cromatografias em coluna para purificaccedilatildeo e separaccedilatildeo de alguns

produtos usando gel de siacutelica 60 (0040-0063 mm) fornecidos pela Merck ou Fluka

Os cromatogramas referentes ao trabalho descrito no capiacutetulo 3 foram

efectuados num cromatoacutegrafo Hewlett Packard 5890A acoplado a um integrador HP

3396A O detector utilizado foi de ionizaccedilatildeo por chama e o gaacutes arrastador o nitrogenio

A coluna utilizada foi uma coluna capilar Supelcowax 10 (30 m x 025 mm x 025 microm)

A determinaccedilatildeo dos excessos enantiomeacutericos dos produtos das reacccedilotildees das

cataacutelises assimeacutetricas do capiacutetulos 3 foi efectuada utilizado um cromatoacutegrafo Hewlett

Packard 5890A acoplado a um integrador HP 3396A com detector de ionizaccedilatildeo por

chama O gaacutes arrastador utilizado foi o hidrogeacutenio e a coluna capilar quiral uma

Lipodex-E com um enchimento de γ-ciclodextrina (25 m x 025 mm x 025 microm)

Ultra-Sons

As reacccedilotildees de condensaccedilatildeo dos salens foram efectuadas num aparelho de

Ultra-Sons Bandelin Sonorex RK100H com uma frequecircncia de 35 Hz e potecircncia de

80160 W

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 56: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

44

42 Purificaccedilatildeo e Secagem de Solventes

Ciclo-hexano Eacuteter Etiacutelico Hexano Tolueno e THF

Satildeo secos por refluxo na presenccedila de fios de soacutedio e benzofenona como

indicador Satildeo posteriormente destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Dimetilformamida

Foi tratada durante 24 h com oacutexido de caacutelcio previamente activado a 500ordmC

Apoacutes decantaccedilatildeo adicionou-se NaOH e agitou-se durante 1 h O solvente foi depois

decantado destilado e guardado sobre peneiros moleculares 4Å

Clorofoacutermio e Diclorometano

Satildeo refluxados na presenccedila de CaCl2 destilados e guardados na presenccedila de

peneiros moleculares 4Å

Etanol e Metanol

Refluxa-se um pouco de solvente na presenccedila de magneacutesio e uma quantidade

miacutenima de iodo Ao desaparecer a cor do iodo significa que estamos na presenccedila do

alcoacutexido de magneacutesio Adiciona-se a restante quantidade de solvente e deixa-se a

refluxar durante cerca de duas horas e meia Seguidamente estes solventes satildeo

guardados sobre peneiros moleculares 4Å

O meacutetodo de purificaccedilatildeo destes solventes designa-se por Meacutetodo de Lund e Bjerrum

Benzilamina Ciclo-hexilamina e Trietilamina

Os reagentes comerciais satildeo armazenados sobre palhetas de KOH

Benzaldeiacutedo e Ti(O-i-Pr)4

Estes reagentes foram destilados e guardados sobre peneiros moleculares 4Å

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 57: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

45

Todos os outros reagentes foram utilizados directamente sem qualquer

purificaccedilatildeo adicional

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 58: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

46

43 Experimental Referente ao Capiacutetulo 2

Os compostos referidos no capiacutetulo 2 satildeo descritos neste subcapiacutetulo e

encontram-se agrupados em funccedilatildeo do aminoaacutecido que serviu de base para as siacutenteses

431 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Aspaacutertico

22 Hidrocloreto de-(S)-2-amino-14-butanodiato de dimetilo

Este composto foi sintetizado de acordo com o procedimento de Webb52

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol adicionar lentamente 584 ml (80 mmol) de cloreto de

tionilo e adicionar agrave soluccedilatildeo 532 g (40 mmol) de aacutecido aspaacutertico Terminada a adiccedilatildeo

refluxar a soluccedilatildeo durante 4 horas Apoacutes este tempo evaporar o solvente Triturar a

soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento Quantitativo

pf 69-73ordmC

RMN 1H (CDCl3) 315-318 (m 2H) 377 (s 3H) 387 (s 3H) 433-445 (m 1H)

23 (S)-2-(t e r t-butoxicarbonilamino)-14-butanodiato de dimetilo Este composto foi sintetizado utilizando o procedimento descrito por Fiat53

Colocar 90 ml de uma soluccedilatildeo a 10 de trietilamina em metanol num balatildeo de fundo

redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica vigorosa Adicionar 790 g (40 mmol) do

composto 22 e juntar agrave mistura 131 g (75 mmol) de di-t-butildicarbonato (Boc)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

NH

Boc

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 59: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

47

Terminada a adiccedilatildeo deixar a soluccedilatildeo a refluxar durante 30 min Passado o tempo de

refluxo colocar a mistura a agitar agrave temperatura ambiente durante 30 min Evaporar o

solvente colocar o resiacuteduo num banho de gelo e adicionar HCl 001M ateacute pH=2 Agitar

a soluccedilatildeo durante 10 min Extrair o produto com acetato de etilo e secar a fase orgacircnica

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar e evaporar o solvente o produto final eacute um soacutelido

branco

Rendimento 89

pf 50-54 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145(s 9H) 28-285 (m 1H) 293-310 (m 1H) 370 (s 3H) 376 (s

3H) 45 (sl 1H) 545 (sl 1H)

24 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-butanodiol

Num balatildeo de fundo redondo equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica em atmosfera

inerte e a 0ordmC colocar 353 mmol (923 g) do composto 23 De seguida adicionar 270

ml de THF e lentamente 294 g de hidreto de liacutetio alumiacutenio (LiAlH4) Deixar a soluccedilatildeo

a reagir agrave temperatura ambiente durante 24 h O excesso de hidreto eacute destruiacutedo com

acetato de etilo e a mistura reaccional tratada com aacutegua (294 ml) NaOH 15 (294 ml)

e novamente com aacutegua (105 ml) Deixar a mistura a agitar durante 1 h

A mistura eacute filtrada com celite e lavada com THF O filtrado eacute seco com sulfato de

soacutedio anidro Aos resiacuteduos resultantes da filtraccedilatildeo adicionar acetato de etilo e deixar a

agitar durante 1 h Filtrar a mistura e secar com agente secante Os dois filtrados satildeo

evaporados para obter o produto que eacute um oacuteleo amarelo

Rendimento 72

RMN 1H (CDCl3) 144 (s 9H) 160-186 (m 2H) 362-368 (m 5H) 435 (sl 2H) 55-

570 (m 1H)

CH2OH

CH2OH

NH

Boc

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 60: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

48

25 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-dimesiloxibutano

Este composto foi preparado seguindo um procedimento de um trabalho

anteriormente desenvolvido no grupo de investigaccedilatildeo de Orgacircnica24

Num balatildeo de fundo redondo de duas tubuladuras equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica

adicionar 130 ml de diclorometano e 524 g (255 mmol) do composto 25 Colocar o

balatildeo em banho de gelo e em atmosfera inerte e adicionar 89 ml de trietilamina De

seguida adicionar gota a gota 495 ml de cloreto de mesilo Terminada a adiccedilatildeo deixar

a soluccedilatildeo a agitar agrave temperatura ambiente durante 4 h Extrair a mistura com aacutegua e

com uma soluccedilatildeo saturada de NaHCO3 Secar a fase orgacircnica com sulfato de soacutedio

anidro filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente Tratar trecircs vezes o resiacuteduo obtido com

eacuteter etiacutelico O produto resultante eacute um soacutelido branco

Rendimento 68

= -50 (c1 AcoEt)

pf 90-93 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 194-209 (m 2H) 305-306 (m 6H) 406 (s 1H) 425-

437 (m 4H) 484-486 (m 1H)

26 (S)-N-Benzil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por

Masamune55 Colocar 108 g (3 mmol) do composto 25 num balatildeo e adicionar agrave

temperatura ambiente 25 ml de benzilamina Deixar a agitar durante 96 h Adicionar 10

mL de uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo e colocar a agitar durante alguns

minutos Extrair a mistura reaccional trecircs vezes com pentano A fase orgacircnica eacute seca

com sulfato de soacutedio anidro Filtrar a soluccedilatildeo e evaporar o solvente a pressatildeo reduzida

CH2OMs

CH2OMs

NH

Boc

NH

BocN

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 61: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

49

O produto um soacutelido amarelado eacute purificado por cromatografia em coluna de gel de

siacutelica utilizando AcoEtMeOH (955) como eluente

Rendimento 25

= -10 (c1 CH2Cl2)

pf 76-79 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 143 (s 9H) 154-169 (m 1H) 217-240 (m 2H) 252-263 (m 2H)

272-283 (m 1H) 359 (s 2H) 416 (sl 1H) 486 (s 1H) 723-734 (m 5H)

mz (ESI+) 277 [(M+1)+ 100] 221 (803)

27 (S)-N-Ciclohexil-3-(t e r t-butoxicarboniloamino)pirrolidina

Este composto foi sintetizado usando um procedimento igual ao descrito para

26 utilizando 108 g do composto 25 25 mL de ciclohexilamina e depois 10 mL de

uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) arrefecida em gelo O produto obtido um soacutelido branco

foi purificado por cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (955) como

eluente

Rendimento 20

= -5 (c1 CH2Cl2)

pf 78-81 ordmC

RMN 1H (CDCl3) 116-135 (m 4H) 143 (s 9H) 158-166 (m1H) 172-184 (m 4H)

189-210 (m 2H) 223-236 (m 2H) 257-262 (m 1H) 275-300 (m 2H) 311-323

(m 1H) 426 (sl 1H) 514 (sl 1H)

mz (ESI+) 269 [(M+1)+ 100) 213 (604)

NH

NBoc

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 62: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

50

28 (S)-N-Benzil-3-aminopirrolidina

Este composto foi sintetizado seguindo o procedimento descrito por Pansare56

Num balatildeo de duas tubuladuras colocar 042 g do composto 26 e adicionar 25 mL de

diclorometano Colocar a soluccedilatildeo a 0ordmC em atmosfera inerte e em agitaccedilatildeo Adicionar

lentamente 2 mL de TFA e deixar a agitar durante 20 horas agrave temperatura ambiente

Concentrar a soluccedilatildeo sob pressatildeo reduzida Ao resiacuteduo eacute adicionado diclorometano e a

soluccedilatildeo eacute extraiacuteda com H2O duas vezes Guardar a fase orgacircnica A soluccedilatildeo aquosa eacute

arrefecida (lt5ordmC) e basificada com uma soluccedilatildeo de NaOH (2M) ateacute ph=12 Extrair a

fase aquosa com diclorometano duas vezes As fases orgacircnicas combinadas satildeo secas

com sulfato de soacutedio anidro filtrar e evaporar o solvente O produto eacute um oacuteleo amarelo

torrado

Rendimento 93

= +5 (c1 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 140-152 (m 1H) 213-221 (m 1H) 228-237 (m 1H) 240-256

(m 1H) 265-272 (m 2H) 344-353 (m 1H) 357 (d 1H J=130) 361 (d 1H

J=130) 720-735 (m 5H)

mz (ESI+) 177 [(M+1)+ 100]

29 (S)-N-Benzil-3-(aminocanforsulfonil)pirrolidina

Ao composto 28 (039 g 10 mmol) adicionar 20 mL de etanol e 03 g de

K2CO3 Agrave temperatura de 0ordmC e em atmosfera inerte adicionar gota a gota uma soluccedilatildeo

de cloreto de (+)canforsulfonilo (055 g) em 15 mL de etanol Deixar a soluccedilatildeo

resultante a agitar agrave temperatura ambiente durante a noite

H2NN

OS

NH

NO

O

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 63: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

51

Evaporar o solvente adicionar aacutegua e extrair o resiacuteduo vaacuterias vezes com acetato

de etilo Lavar as fases orgacircnicas com H2O e uma soluccedilatildeo saturada de NaCl Secar a fase

orgacircnica com Na2SO4 anidro filtrar e evaporar O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando AcoEtMeOH (973) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo incolor

Rendimento 8

= +208 (c12 CH2Cl2)

RMN 1H (CDCl3) 082 (s 3H) 102 (s 3H) 139-145 (m 1H) 184-193 (m 3H) 195-

205 (m 1H) 209-211 (m 1H) 221-243 (m 4H) 256-259 (m 1H) 267-271 (m

1H) 277-282 (m 1H) 291 (d 1H J=152 Hz) 335 (d 1H J=152 Hz) 357 (d 1H

J=128 Hz) 365 (d 1H J=128Hz) 399-409 (m 1H) 549 (d 1H J=8Hz) 726-7324

(m 5H)

mz (ESI+) 391 [(M+1+ 100] 269 (186)

210 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diazidobutano

Dissolver 103 g (26 mmol) do composto 25 em 30 ml de DMF Adicionar

069 g de azida de soacutedio e aquecer a 90ordmC durante aproximadamente 18 h em

atmosfera inerte O DMF eacute evaporado em vaacutecuo e o resiacuteduo eacute tratado com aacutegua e

diclorometano A fase aquosa eacute extraiacuteda com mais duas porccedilotildees de diclorometano As

fases orgacircnicas combinadas satildeo secas com sulfato de soacutedio anidro filtradas e evaporado

o solvente a pressatildeo reduzida Obteacutem-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 89

IV (cm-1) 3325 2100

CH2N3

CH2N3

NH

BOC

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 64: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

52

211 (S)-2-(t e r t-butoxicarboniloamino)-14-diaminobutano

Num reactor colocar 088 g (43 mmol) do composto 210 e adicionar 15 ml de

etanol e 013 g de PdC a 10 A mistura eacute colocada num hidrogenador tipo Parr com

agitaccedilatildeo mecacircnica agrave temperatura ambiente e sob uma pressatildeo de hidrogeacutenio de 1atm

durante uma noite A mistura reaccional eacute filtrada com celite e lavada com etanol O

solvente eacute evaporado obtendo-se um oacuteleo que eacute usado directamente no passo seguinte

da reacccedilatildeo

Rendimento 66

RMN 1H (CDCl3) 145 (s 9H) 146-150 (m 2H) 260-269 (m 1H) 274-282 (m 2H)

360-373 (m 2H) 487 (sl 1H)

212 14-NrsquoNrsquorsquo-Bis(35-di-t e r t-butil-2-hidroxibenzalidenoiimino)-

3-(t e r t-butoxicarbonilamino)diaminobutano

Num Erlenmeyer o composto 211 (03 g) eacute dissolvido em 5 ml de

diclorometano Agrave soluccedilatildeo adicionar 052 g (3 mmol) de 35-di-tert-butil-2-

hidroxibenzaldeacuteido e 09 de siacutelica activada a 25ordmC A mistura reage durante 1 h no banho

de ultra-sons No final deste tempo a soluccedilatildeo eacute filtrada com celite e o solvente eacute

evaporado a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelo O soacutelido eacute recristalizado

em etanol H2O

Rendimento 55

= -75 (c2 CH2Cl2)

pf 90-95 ordmC

CH2NH2

CH2NH2

NH

BOC

OHN N

HNBoc

HO

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 65: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

53

RMN 1H (CDCl3) 130 (s 18H) 141 (s 9H) 144 (s 18H) 181-201 (m 2H) 363-

374 (m 4H) 400-405 (m 1H) 459 (sl 1H) 707-709 (m 2H) 737-739 (m 2H) 8

37(s 2H)

mz (ESI+) 636 [(M+1)+ 100] 521 (397)

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 66: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

54

432 Siacutentese de Derivados do Aacutecido-L-Glutaacutemico

214 Hidrocloreto de-(S)-2amino-15-pentanodiato de dimetilo

Num balatildeo de fundo redondo arrefecido em gelo e com agitaccedilatildeo magneacutetica

colocar 100 ml de metanol e adicionar gota a gota 584 ml de cloreto de tionilo

Seguidamente adicionar 589 g (40mmol) de aacutecido glutaacutemico Terminada a adiccedilatildeo

colocar a soluccedilatildeo a refluxar durante 4 h No final do refluxo evaporar o solvente e

triturar a soluccedilatildeo vaacuterias vezes com eacuteter etiacutelico a 0ordmC O produto eacute um soacutelido branco

Rendimento quantitativo

RMN 1H (CDCl3) 199 (aprox q 2H J=72 Hz) 240 (aprox t 2H J=72) 319 (t 1H

J=72) 367 (s 3H) 371 (s3H)

216 (2S)-(benzilidenoamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Colocar num balatildeo de fundo redondo em banho de gelo e com agitaccedilatildeo 35 g

(17 mmol) do composto 210 e 40 ml de diclorometano Adicionar gota a gota 247 ml

de trietilamina e deixar a agitar 10 min De seguida adicionar lentamente 170 ml de

benzaldeiacutedo e deixar agitar a soluccedilatildeo durante 5 min Adicionar 594 g de siacutelica activada e

deixar reagir durante 1 h no banho de ultra-som Filtrar a soluccedilatildeo com celite e evaporar

o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute um oacuteleo amarelado que eacute usado

directamente no passo seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 835

RMN 1H (CDCl3) 242-224 (m 4H) 365 (s 3H) 375 (s 3H) 409-406 (m 1H) 745-

740 (m 3H) 778-777 (m 2H) 829 (s 1H)

CO2CH3

CO2CH3

H3NCl

CO2CH3

CO2CH3

N

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 67: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

55

217 (2S)-(benzilamino)-15-pentanodiato de dimetilo

Ao composto 211 a 0ordmC e com agitaccedilatildeo adicionar 40 ml de MeOH e

lentamente num periacuteodo de 10 min 12 g de NaBH4 A soluccedilatildeo eacute deixada a reagir

nestas condiccedilotildees durante 1h No final da reacccedilatildeo o metanol eacute evaporado a pressatildeo

reduzida O produto obtido eacute um soacutelido branco que eacute usado directamente no passo

seguinte da reacccedilatildeo

Rendimento 79

218 1-N-benzil-5-oxopirrolidina-2-carboxilato de metilo

Adicionar 35 ml de xileno ao composto 217 com agitaccedilatildeo magneacutetica refluxar

durante a noite Evaporar o solvente a pressatildeo reduzida O produto eacute purificado por

cromatografia em gel de siacutelica usando CH2Cl2MeOH (9010) como eluente O produto

obtido eacute um oacuteleo avermelhado

Rendimento 69

RMN 1H (CDCl3) 203-210 (m 1H) 222-227 (m 1H) 238-245 (m 1H) 252-261

(m 1H) 367 (s 3H) 398 (dd 1H J1=32 Hz J2=92 Hz) 399 (d J=150 Hz) 500 (d

1H J=150 Hz) 719-736 (m 5H)

CO2CH3

CO2CH3

HN

NO CO2CH3

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 68: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

56

44 Experimental Referente ao Capiacutetulo 3

Os procedimentos experimentais gerais referentes ao Capiacutetulo 3 para as

reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva e reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos de

aldeiacutedos estatildeo descritos nesta secccedilatildeo Tambeacutem satildeo descritos os programas de

temperatura utilizados nos GC para determinaccedilatildeo das percentagens de conversatildeo

produto quiral e excessos enatiomeacutericos

441 Reacccedilotildees de Alquilaccedilatildeo Enantiosselectivas de Aldeiacutedos

com ZnEt2

Procedimento geral para as reacccedilotildees de alquilaccedilatildeo enantiosselectiva

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 015 mmol de

ligando fazer vaacutecuo e colocar em atmosfera inerte Adicionar 4 mL de ciclo-hexano e

arrefecer a 0 ordmC num refrigerador Adicionar 1 mmol (01 mL) de benzaldeiacutedo e 2 mL (2

mmol) de uma soluccedilatildeo de ZnEt2 1M em hexanos A reacccedilatildeo fica sob agitaccedilatildeo durante

24 horas a esta temperatura

No final das 24 horas adiciona-se 1 mL de uma soluccedilatildeo saturada de cloreto de

amoacutenio e 1 mL de uma soluccedilatildeo de HCl 2M A reacccedilatildeo eacute extraiacuteda com eacuteter etiacutelico trecircs

vezes e as fases orgacircnicas combinadas satildeo lavadas com aacutegua soluccedilatildeo saturada de NaCl e

secas com sulfato de magneacutesio anidro O solvente eacute evaporado a pressatildeo reduzida

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para controlar o evoluir das reacccedilotildees As

vaacuterias amostras retiradas no decurso de cada reacccedilatildeo foram tratadas com algumas gotas

de soluccedilatildeo saturada de cloreto de amoacutenio e HCl 2M e a fase orgacircnica diluiacuteda com um

pouco de eacuteter etiacutelico

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 69: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

57

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

80 ordmC (2 min) depois 10 ordmCmin ateacute 200 ordmC 200 ordmC (10 min)

Temperatura do injector 200 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de alquilaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente Os tempos de retenccedilatildeo

aproximados satildeo de 75 min para o benzaldeiacutedo 117 min para o 1-fenilpropan-1-ol e

118 min para o aacutelcool benzilico

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral No caso do produto 1-fenilpropan-1-ol a mistura

de enantiacuteomeros pode ser separada atraveacutes de uma isoteacutermica a 100 ordmC em que o

enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de

193 min A configuraccedilatildeo correspondente a cada um dos enantioacutemeros foi determinada

por comparaccedilatildeo com uma amostra de configuraccedilatildeo conhecida

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 70: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Experimental

58

442 Reacccedilotildees de Trimetilsililcianaccedilatildeo de Aldeiacutedos com

Ti(O-i-Pr)4

Procedimento geral para as reacccedilotildees de trimetilsililcianaccedilatildeo de aldeiacutedos

Num tubo Schlenk previamente seco numa estufa a 120 ordmC durante

aproximadamente 2 horas e equipado com agitaccedilatildeo magneacutetica juntar 044 mmol de

ligando 5 mL de diclorometano e 040 mmol (012 mL) de Ti(O-i-Pr)4 Fazer vaacutecuo e

colocar em atmosfera inerte Arrefecer a -30 ordmC num refrigerador Adicionar 2 mmol

(02 mL) de benzaldeiacutedo e 054 mL (4 mmol) de TMSCN A reacccedilatildeo fica em agitaccedilatildeo

durante 48 horas a esta temperatura

No final das 48 horas adiciona-se 1 mL de hexano para precipitar o complexo e

o produto da cataacutelise eacute injectado directamente na coluna quiral para determinaccedilatildeo do ee

Anaacutelise das misturas reaccionais por Cromatografia Gasosa

A cromatografia gasosa foi utilizada para analisar os resultados das reacccedilotildees As

misturas foram tratadas com algumas gotas de hexano para precipitar o catalisador

O programa de temperaturas utilizado para a anaacutelise da composiccedilatildeo da mistura

reaccional foi

Isoteacutermica a 100 ordmC

Temperatura do injector 220 ordmC

Temperatura do detector 250 ordmC

Os produtos da reacccedilatildeo de trimetilsililcianaccedilatildeo foram identificados atraveacutes de

comparaccedilatildeo com amostras autecircnticas obtidas comercialmente

Os ee apoacutes isolamento da reacccedilatildeo foram determinados por cromatografia

gasosa utilizando uma coluna quiral O enantiacuteomero (R) apresenta um tempo de

retenccedilatildeo aproximado de 187 min e o (S) de 193 min A configuraccedilatildeo correspondente a

cada um dos enantioacutemeros foi determinada por comparaccedilatildeo com uma amostra de

configuraccedilatildeo conhecida

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 71: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

59

Bibliografia

[1] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian 13ordf Ed

Cap4 155-156 1996

[2] Lin G Q Li Y M Chan A S C Principles and Aplications of Asymmetric Synthesis

John Wiley amp Sons New York 2001

[3] Morrison JD Mosher H S Asymmetric Organic Reactions American Chemical

Society Washington 1976

[4] Cram D J Elhafez F A A J Am Chem Soc 1952 74 5851-5859

[5] Murtinho DMB Desenvolvimento de novos Catalisadores Quirais para Alquilaccedilatildeo e

Reduccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra 2006

[6] Clayden J Greeves N Warren S Wothers P Organic chemistry 1 ed Oxford

University Press Oxford 2000

[7] Serra M E S Estudos de Cataacutelise Enantiosselectiva Novos Catalisadores Homogeacuteneos

para Hidrogenaccedilatildeo Hidroformilaccedilatildeo e Hidroboraccedilatildeo Tese de Doutoramento Coimbra

2006

[8] Serra M E S Enantioselective Alkylation of Aldehydes with Organozinc Reagents in

Catalysis from Theory to Application Figueiredo J L Pereira M M Faria J

Imprensa da Universidade de Coimbra Coimbra 2008

[9] Ferreira V Pinheiro S Quiacutemica Nova 1998 21 312-318

[10] Proctor G Stereoselectivity in Organic Synthesis Oxford University Press Oxford

1998

[11] Wang M C Liu LT Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[12] Han Z Da C Xu Z Ni M Wang R J Molecular Catalysis A Chemical 2004

236 32-37

[13] Wang W Wang J Li H Liao L Tetrahedron Lett 2004 45 7235-7238

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 72: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

60

[14] Hayasi Y Yamaguchi J Sumiya T Hibino K Shoji M J Org Chem 2004

69 5966-5973

[15] Tseng S L Yang T K Tetrahedron Asymmetry 2004 15 3375-3380

[16] Seebach D Beck A K Heckel A Angew Chem Int Ed 2001 40 92-138

[17] Domingos J L O Lima E C Dias A G Costa P R R Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 2313-2314

[18] Martiacutenez A G Vilar E T Fraile A G Cerero S M Maroto B L

Tetrahedron 2005 61 3055-3064

[19] Matildeo J Wan B Wu F Lu S J Molecular Catalysis A Chemical 2005 237 126-

131

[20] Jacobsen E N Pfaltz A Yamamoto H Comprehensive asymmetric Catalysis

VolumeI-III Springer New York 1999

[21] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho Silva F S Beja A M

Paixatildeo J A Silva M S Veiga L A D Journal of Molecular Catalysis A-Chemical

2003 195 1-9

[22] Pu L Yu HB Chem Rev 2001 101 757-824

[23] Murtinho D Serra M E S Gonsalves A M D R Tetrahedron Asymmetry

2010 21 62-68

[24] Gonsalves A M D R Serra M E S Murtinho D Journal of Molecular Catalysis

A-Chemical 2006 250 104-113

[25] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Letters in

Organic Chemistry 2007 4 80-85

[26] Yamakawa M Noyori R J Am Chem Soc 1995 117 6327-6335

[27] Vasquez J Pericaacutes M A Maseras F Lledoacutes A J Org Chem 2000 65 7303-

7309

[28] Yamakawa M Noyori R Organometallics1999 18 128-133

[29] Vidal-Ferram A Moyano A Pericagraves M A Riera A Tetrahedron Lett 1997 38

8773-8776

[30] Wolf C Hawes P A J Org Chem 2002 67 2727-2729

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 73: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

61

[31] Dimitrov V Dobrikov G Genovi M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1323-

1329

[32] Steiner D Sethofer S G Goralski C T Singaram B Tetrahedron Asymmetry

2002 13 1477-1483

[33] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 63 7505-7508

[34] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[35] Naacutejera C Sansano J M Chem Rev 2007 107 4584-4671

[36] Oguni N Omi T Tetrahedron Lett 1984 25 2823-2824

[37] Da C Han Ni M Yang F Liu D Zhou Y Wang R Tetrahedron Asymmetry

2003 14 659-665

[38] Braga AL Rubim R M Schrekker H S Wessjohann L A Bolster M

Tetrahedron Asymmetry 2003 14 3291-3295

[39] Holmes P I Brunel J M Angew Chem Int 2004 43 2752-2778

[40] Khan N H Kureshy R I Abdi S H R Agrawal S Jasra R V Coordination

Chemistry Reviews 2007 252 593-623

[41] Serra M E D S Murtinho D Goth A ARKIVOC 2010 V 64-69

[42] Serra M E D S Murtinho D Goth A Gonsalves A M D R Abreu P E

Pais A A C C Chirality 2009 425-431

[43] Flores-Lopeacutez L Z Parra-Hake M Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 21532160

[44] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149-154

[45] Gama A Flores-Lopeacutez L Z Aguirre G Parra-Hake M Somanathan R Walsh

P J Tetrahedron Asymmetry 2005 16 1167-1174

[46] Reetz M T Kunisch P Heitmann P Tetrahedron Lett 27 1986 4721

[47] Vickery H B Schmidt C L A Chem Rev 1931 9 169ndash318

[48] Plimmer R H A The Chemica l Const i tu t ion o f the Pro t e ins BiblioBazaar

Londres 2008 Vol-I Caacutep-2 paacuteg-51

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 74: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

62

[49] Morrison R Boyd R Quiacutemica Orgacircnica 6ed Fundaccedilatildeo Calouste Gulbekian

Lisboa 2005

[50] Yan G Wu Y Linb W Zhang X Tetrahedron Asymmetry 2007 18 2643ndash

2648

[51] Serra M E D S Murtinho D Gonsalves A M D R Applied Organometallic

Chemistry 2008 22 488-493

[52] Webb G A Haskell M W Stammer C H The Journal of Organic Chemistry 1968

34 576-580

[53] Fiat D Spisni A Fotadar U Ponnusamy E Synthesis Communications 1985 48-

49

[54] Moon S H Lee S Synthetic Communications 1998 28 3919-3926

[55] Masamune S Short R Kennedy R J Org Chem 1989 54 1755-1756

[56] Pansare S V Kirby R L Tetrahedron 2009 65 4557-4561

[57] Huffman C W Skelly W G Chem Rev 1963 63 625ndash644

[58] Stevenson P J McAlonan H Murphy J P Treacy A B Tetrahedron 1996 52

12521-12528

[59] Zhong Y W Jiang C S Xu M H Lin G Q Tetrahedron 2004 60 8861-8868

[60] Yus M Ramoacuten D J Prieto O Tetrahedron Asymmetry 2003 14 1103-1114

[61] Zhao G Li X G Wang X R Tetrahedron Asymmetry 2001 12 399-403

[62] Cobb A J A Marson C M Tetrahedron Asymmetry 2001 12 1547-1550

[63] Wang M C Liu L T Zhang J S Shi Y Y Wang D K Tetrahedron

Asymmetry 2004 15 3853-3859

[64] Burguete M I Escorihuela S V L Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron 2008 64

9717-9724

[65] Bai X Kang C Qing Liu XD Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16 727-

731

[66] Yang X Shen J Da C Wang R Choi M C K Yang L Wong K

Tetrahedron Asymmetry 1999 10 133-138

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 75: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

63

[67] Burguete M I Escorihuela J E Luiacutes S V Lledoacutes A Ujaque G Tetrahedron

2008 64 9717-9724

[68] Belokon Y N Cepas S C Green B Ikonnikov N S Khrustalev V N

Larichev V S Moscalenko M A North M Orizu C Tararov V I

Tasinazzo M Timofeeva G I Yashkina L V J Am Chem Soc 1999 121

3968-3973

[69] Bai X L Kang C Q Liu X D Gao L X Tetrahedron Asymmetry 2005 16

727-731

[70] Florez-Lopes L Z Parra M P Somanathan R Walsh P J Organometallics

2000 19 2153-2160

[71] Zeng Z Zhao G Gao P Tang H Chen B Zhou Z Tang C Catalysis

Communications 2007 8 1443-1446

[72] Belokon Y N Hunt J North M Tetrahedron Asymmetry 2008 19 2804ndash281513

[73] Gama A Loacutepez L Z F Aguirre G Hake M P Somanathan R Walsh P J

Tetrahedron Asymmetry 2002 13 149ndash154

[74] Yang Z Zhou Z G Tang C Synthetic Communications 2001 31 3031ndash3036

[75] Campbell E J Nguyen S T Tetrahedron Letters 2001 42 1221ndash1225

[75] Jean L Baglin I Rouden J Maddaluno J Lasne M C Tetrahedron Letters

2001 42 5645-5649

[76] Hoang C T Alezra V Guillot R Kouklovsky C Organic Letters 2007 9

2521-2524

[77] Hoang C T Nguyen V H Alezra V Guillot R Kouklovsky C J Org Chem

2008 3 1162-1164

[78] Richmond M L Seto C T J Org Chem 2003 68 7505-7508

[79] Yus M Ramoacuten D J Pure Appl Chem 2005 12 2111-2119

[80] Jean L Rouden J Maddaluno J Lasne M C J Org Chem 2004 69 8893-

8902

[81] Ju Y Varma R S J Org Chem 2006 71 135-141

[82] Corruble A Valnot J Y Maddaluno J Duhamel P Tetrahedron Asymmetry

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523

Page 76: síntese de derivados de aminoácidos: ligandos quirais para catálise

Bibliografia

64

1997 10 1519-1523