RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Sintesi e reattività/attività di sistemi insaturi funzionalizzati. Parte II.

Università di riferimento

Università degli Studi della BASILICATA - CHIMICA - POTENZA(PZ)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Maurizio D'AURIA

Descrizione

Obiettivi: 1. dare uno schema generale atto a spiegare la regioselettività e la stereoselettività della reazione di Paternò-Büchi. Si vuole verificare l'uso del meccanismo proposto da Scharf che prevede la formazione del prodotto termodinamicamente più stabile a partire dal biradicale 1,4 più stabile. Saranno effettuati calcoli DFT in modo da avere i prodotti/biradicali più stabili in quei casi in cui il comportamento della reazione è perfettamente noto. 2. Studiare la stereoselettività della reazione in mezzi organizzati. 3. Studiare il possibile comportamento fotochimico di chetoni recanti ausiliari chirali. 4. Studiare la capacità del gruppo ossidrile di indurre diastereoselettività. Si vuole studiare il comportamento fotochimico di derivati furanici in modo da stabilire il ruolo delle possibili conformazioni preferenziali del furilcarbinolo. 5. Studiare la possibilità di rendere diastereoselettiva la reazione fra composti carbonilici chirali e derivati del 2-metossiossazolo. 1. Il primo obiettivo è di fornire uno schema operativo generale capace di spiegare la regio- e la stereoselettività della reazione di Paternò-Buchi su derivati furanici. Sulla base di quanto esposto nel settore relativo alla "base di partenza scientifica", è chiaro che tutte le interpretazioni proposte per spiegare la stereoselettività della reazione non sono in grado di spiegare la reattività di tutti i derivati furanici. Vogliamo verificare l'uso del meccanismo proposto da Scharf [26]. Questo ricercatore ha proposto il seguente schema:

Al fine di pesare le costanti di velocità k1 e k-1 da una parte, e k2/k-1 o k'2/k-1, dall'altra, possono essere ipotizzati due casi limite del modello riportato sopra: 1. l'intermedio formato preferenzialmente reagisce anche preferenzialmente in modo da formare il prodotto (Figura 1); 2. l'intermedio sfavorito può essere responsabile del diastereoisomero formatosi in maggiore quantità, a causa della sua maggiore reattività (Figura 2).

Mentre la seconda ipotesi è stata presa in considerazione per l'ottenimento di chiralità in processi catalitici omogenei, in reazioni di Paternò-Buchi diastereoselettive è importante il primo processo: quindi, il diastereoisomero maggiore si forma a partire dall'intermedio formato preferenzialmente, mentre l'intermedio minore subisce preferenzialmente un processo di retrocleavage. Possiamo concludere che, sulla base di questa proposta, nella reazione di Paternò-Buchi si forma il prodotto termodinamicamente più stabile dall'intermedio 1,4 biradicalico più stabile. Questa ipotesi è stata sviluppata da Scharf al fine di spiegare la diastereoselettività. La nostra ipotesi è che questo schema possa essere usato per spiegare anche la regio- e la stereoselettività della reazione. Saranno effettuati calcoli teorici DFT in modo da determinare i prodotti termodinamicamente più stabili in quei casi in cui il comportamento della reazione è perfettamente noto. Effettueremo calcoli DFT usando il set di basi 6-31G* su Gaussian 03. Effettueremo calcoli teorici sulle strutture di tutti i possibili addotti nella reazione fra derivati furanici (derivati 2-furilmetanolici) e la benzaldeide e l'acetone. Sarà calcolata anche l'energia degli intermedi biradicalici. Saranno presi in considerazione tutti i possibili regioisomeri, gli stereoisomeri endo/eso, e i possibili diastereoisomeri del prodotto. Un risultato positivo sarà quello che ci permetterà di spiegare il comportamento stereochimico differente osservato nella reazione di derivati 2-furilmetanolici con composti carbonilici alifatici e aromatici. Al fine di confermare i risultati ottenuti verranno effettuati calcoli su derivati furanici 2-silil sostituiti. Questi composti non mostrano una buona regioselettività quando vengono irradiati in presenza di aldeidi alifatiche; al contrario si ha una buona selettività quando vengono usate aldeidi aromatiche [20]. I calcoli, effettuati sulla base dell'ipotesi delineate sopra, potranno permettere di spiegare questo comportamento. 2. Se la reazione di Paternò-Buchi da i prodotti attraverso una serie di reazioni di equilibrio, è possibile pensare di rendere più probabile la formazione di un dato stereoisomero. Possiamo prevenire la formazione di un dato stereoisomero utilizzando l'adsorbimento preferenziale del substrato sulla superficie di un solido. Possiamo effettuare la reazione in una cavità: l'adsorbimento dei reagenti su una zeolite o nella cavità di una ciclodestrina può differenziare l'attacco sulle facce enantiotopiche del reagente furanico. Esperimenti effettuati utilizzando zeoliti NaY sono stati riportati in letteratura [37]. Questi esperimenti mostrano che la presenza della zeolite aumenta la diastereoselettività; tuttavia la reazione non può essere effettuata quando i derivati furanici non possono essere usati come solvente. Vogliamo utilizzare ciclodestrine con differenti cavità al fine di superare le difficoltà incontrate. E' noto che la reazione di Paternò-Buchi possono essere ottenute con una buona diastereoselettività quando vengono effettuate con fenilgliossilati esterificati con alcol chirali. Effettueremo la reazione di Paternò-Buchi su semplici derivati furanici (furano, 2-metilfurano, 2-furilmetanolo) usando composti di questo tipo. Le reazioni saranno realizzate in fase adsorbita in presenza di diverse ciclodestrine. 3. Verrà effettuato anche uno studio volto a identificare il comportamento fotochimico in reazioni con il furano di chetoni recanti ausiliari chirali. Chetoni chirali possono dare la reazione di Norrish Tipo I e questa reazione impedisce di osservare qualunque diastereoselettività. Effettueremo la reazione su molti chetoni chirali in modo da trovare substrati possibili per questo tipo di reazione. Sarà studiato anche il ruolo di un gruppo ossidrilico, se questo è sul composto carbonilico. A tal fine, il benzoino potrebbe essere un substrato adatto da studiare. 4. Derivati 2-furilmetanolici danno i corrispondenti addotti con un'interessante regio- e stereoselettività [34-36]. La stereoselettività è stata spiegata assumendo la formazione di un legame idrogeno con in composto carbonilico in una conformazione preferenziale del 2-furilcarbinolo, in grado di dare un attacco preferenziale su una delle due faccie enantiotopiche del furano. Bisogna considerare inoltre, che i calcoli effettuati in precedenza potrebbero fornire una nuova spiegazione della diastereoselettività, basata sulla stabilità degli intermedi 1,4 biradicalici. Vogliamo stabilire il ruolo della funzione ossidrilica i questo tipo di reazione. Vogliamo conoscere i fattori che influenzano questo comportamento. Adam ha riportato che l'impedimento sterico dovuto a un sostituente alchilico in posizione allilica ha un ruolo importante nell'indurre diastereoselettività in alcol allilici: su furani questo non è vero. Tuttavia, per valutare questo effetto potranno essere preparati derivati 3-metil-2-furilmetanolici. Inoltre, vogliamo studiare il comportamento fotochimico di 2-furilcarbinoli terziari, con sostituenti opportunamente scelti, in modo da avere conformazioni prefenziali o no; infine verrà studiato il comportamento fotochimico di 3-furilcarbinoli, quando questi vengono irradiati in presenza di benzofenone, al fine di verificare il differente comportamento stereochimico. I risultati ottenuti saranno confrontati con quelli ottenuti mediante calcoli teorici al fine di determinare la presenza di conformazioni preferenziali e la stabilità di tutti i possibili intermedi 1,4-biradicalici. 5. Di recente è stato riportato che la reazione fra aldeidi aromatiche e derivati ossazolici, dopo acidificazione, permette di ottenere -idrossi--amminoacidi, composti che mostrano rilevanti attività biologiche [39]. L'estensione dell reazione usando composti carbonilici chirali potrebbe permettere di ottenere -idrossi--amminoacidi in forma otticamente attiva. Intendiamo studiare la reazione di derivati del 2-metossiossazolo con fenilgliossilati chirali in modo tale da ottenere questo tipo di interessanti prodotti.