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E' nostro obiettivo espandere l'utilità sintetica, già ampiamente documentata, dei sistemi nitroolefinici e imminici in reazioni che comportano la formazione di nuovi legami C-C. Ci proponiamo infatti di sviluppare due principali linee tematiche: A. Reattività di nitroalcheni in processi di tipo Baylis-Hillman La reazione di Baylis-Hillman riguarda l'addizione di sistemi alfa,beta-insaturi a sistemi elettrofili di tipo aldeidico o imminico. La reazione è catalizzata da basi azotate o fosfine.
E' nostra intenzione esplorare un processo analogo che utilizzi nitroolefine come sistema elettron-povero da far reagire su sistemi insaturi dotati di una certa reattività. Le basi più indicate per processi di questo tipo sono quelle di tipo amidinico (DBU, guanidine etc) che danno una preliminare reazione di addizione sulla nitroolefina con formazione di un anione nitronato. Questo reagisce con il sistema enonico o analogo e attraverso l'espulsione di un buon gruppo uscente (L) produce il corrispondente addotto attraverso un processo irreversibile.
Per tale processo possono essere impiegati nitroalcheni funzionalizzati, mentre è previsto uno studio di reattività di diversi sistemi accettori variando opportunamente la natura del gruppo uscente e del gruppo elettronattrattore. Poiché il meccanismo generale della reazione prefigura l'intervento di un intermedio nel quale la base si lega alla nitroolefina in maniera temporanea, è possibile prevedere uno sviluppo di questo processo di tipo diasteroselettivo mediante l'impiego di basi chirali di tipo guanidinico che potrebbero essere utilizzate in quantità catalitica.
E' noto che alcune nitroolefine sono di difficile preparazione a causa della loro particolare instabilità, per tale motivo si può prevedere la messa a punto di un processo di tipo "one pot" nel quale la nitroolefina viene ottenuta in situ per disidratazione del corrispondente beta-nitroalcol, e poi viene fatta reagire con il sistema elettrofilo. L'obiettivo è quello di razionalizzare nella maniera migliore possibile tale processo individuando possibilmente una base unica in grado di promuovere sia la reazione nitroaldolica che il successivo processo di Baylis-Hillman.
Una interessante categoria di sistemi utili per la reazione sopra citata sono i nitroalcheni beta-eterosostituiti in cui il gruppo funzionale in beta può essere sostituito mediante l'impiego di opportuni sistemi nucleofili attraverso un processo di addizione-eliminazione. Tale procedura, che verrà realizzata in collaborazione con la UR di Genova, permette l'accesso a sistemi nitroalchenici funzionalizzati di varia natura da utilizzare come reattivi nei sopracitati processi di tipo Baylis-Hillman.
I nitroderivati di tipo dienico ottenuti attraverso il processo Baylis Hillman sono suscettibili di ulteriori modificazioni. Il nitrogruppo può subire una reazione di eliminazione per la presenza di idrogeni di tipo allilico dotati di una certa acidità con conseguente formazione di sistemi trienici. La particolare disposizione dei doppi legami nei nitrodieni prodotti rende inoltre possibile un processo di riarrangiamento di tipo Claisen [3,3] con formazione di sistemi di notevole interesse pratico. B. Reattività di N-acilimmine con sistemi nucleofili Le N-acilimmine sono derivati contenenti doppi legami carbonio-azoto dotati di elevata elettrofilicità. Poichè questi intermedi sono molto reattivi la loro preparazione e conservazione risultano piuttosto problematiche. Per tale motivo le N-acilimmine debbono essere generate in situ a partire da appositi precursori e quindi fatte reagire con appropriati sistemi nucleofili. In alcuni casi tali nucleofili sono dotati di sufficiente basicità da promuovere il processo preliminare di eliminazione.
Si intende sviluppare un processo che preveda l'utilizzo di sistemi nucleofili otticamente attivi, allo scopo di generare beta-ammino acidi chirali a partire da alfa-ammidoalchilfenil solfoni (X=PhSO2).
Poichè esiste in letteratura un congruo numero di reagenti chirali corrispondenti a sistemi enolato (ossazoline, enammine etc.) è previsto uno studio approfondito del grado di diastereoselettività ottenibile utilizzando i diversi sistemi nucleofili. Recentemente sono stati sviluppati numerosi processi nei quali sistemi imminici sono coinvolti in reazioni tipo Mannich che utilizzano catalizzatori chirali per produrre derivati otticamente attivi (Cordova, A. Acc.Chem. Res. 2004, 37, 102). Alcuni di questi sistemi catalitici come la L-prolina e derivati, si sono rivelati particolarmente utili e potrebbero essere impiegati con le N-acilimmine generate da alfa-ammidoalchilfenil solfoni, per dare reazioni di Mannich enantioselettive. L'atomo di azoto del sistema ammidico o carbammico, risulta solitamente scarsamente reattivo come nucleofilo a causa della delocalizzazione della carica negativa sul sistema acilico. In presenza di buoni gruppi uscenti o atomi di carbonio particolarmente reattivi esso può essere però coinvolto in processi di ciclizzazione. La reazione di alfa-ammidoalchilfenil solfoni con il trimetilsilil diazometano dovrebbe portare alla formazione delle corrispondenti aziridine N-protette.
E' prevedibile un buon livello di diastereoselettività nella formazione della aziridina. Inoltre, poichè il gruppo trimetilsilile può essere facilmente sostituito con diversi elettrofili, previa trasformazione nel corrispondente sistema carbanionico, questi sistemi eterociclici possono essere ulteriormente funzionalizzati con relativa facilità.
Una via alternativa alla precedente per la sintesi di sistemi aziridinici consiste nell'utilizzo di un particolare alfa-ammidoalchilfenil solfone ottenuto dalla cloroacetaldeide. Questo solfone viene fatto reagire con sistemi nucleofili, generando un intermedio che può ciclizzare attraverso una reazione di sostituzione nucleofila intramolecolare per dare la corrispondente aziridina.
