Estudo metodológico de reações aldólicas organocatalisadas em solventes não convencionais

Abstract

Organocatalysis is a methodology in which a substoichiometric amount of a low-molecular mass organic compound is used to speed up chemical reactions, without necessity of metal presence. Since 2000, the organocatalyzed aldol reaction has attracted a great deal of attention and became an intensively active research topic, because it can be applied in the stereoselective synthesis of asymmetric molecules providing high efficiency and selectivity. Nowadays, efforts have also been dedicated to the design of new organocatalysts that provides high levels of stereoselectivity, are recyclable and also used in an environmentally cleaner reaction media. Thus, this work aims to study asymmetric aldol reactions promoted by new fluorinated organocatalysts derived from proline that were prepared and then applied in the aldol reaction under different reaction conditions. The products of the reaction between ciclohexanone and p-nitrobenzaldehyde were obtained in a range from 10% to 96% and the best result was achieved in a solvent-free condition, with a 89:11 anti:syn ratio and with an enantiomeric excess of >99%. The evaluation of stereoselectivity was performed using different aldehydes and ketones, and the study about recycling organocatalyst demonstrated that it could be easily recycled and reused. The application of fluorinated organocatalysts in organocatalized aldol reaction proved to be very promising in a solvent-free condition. The synthesis of ?-hydroxy ketones, the products that should be obtained from these reactions, will allow the application of this methodology in asymmetric synthesis of bioactive molecules efficiently, elegant and with reduction of chemical waste.

A organocatálise é definida como uma metodologia que faz uso de quantidades sub-estequiométricas de um catalisador orgânico de baixa massa molecular, na qual, não é necessária a presença de qualquer traço de metal. Desde 2000, o interesse na reação aldólica organocatalisada vem crescendo exponencialmente, pois ela pode ser aplicada na síntese estereosseletiva de moléculas assimétricas resultando em elevada eficiência e seletividade. Atualmente, esforços são direcionados para o planejamento de novos organocatalisadores que proporcionem a obtenção de elevados níveis de estereosseletividade dos produtos e que também sejam recicláveis para que possam ser reutilizados em diversos ciclos, sem perda da eficiência e em meios reacionais ambientalmente mais limpos. Diante disso, este trabalho teve como objetivo o estudo de reações aldólicas assimétricas promovidas por novos organocatalisadores fluorados derivados da prolina que foram inicialmente preparados e, em seguida, aplicados na reação aldólica modelo entre a cicloexanona e o p-nitrobenzaldeído sob diferentes condições reacionais. Os produtos dos experimentos realizados foram obtidos em rendimentos que variaram de 10-96% e o melhor resultado foi alcançado sob condição livre de solvente, com uma proporção entre os diastereoisômeros de 89:11 (anti:syn) e um excesso enantiomérico de >99%. Em seguida, foram feitos testes em que empregaram-se diferentes aldeídos e cetonas para avaliação da estereosseletividade da reação. Além disso, foi feito um estudo sobre a reciclagem de um dos organocatalisadores preparados, no qual, demonstrou-se que o mesmo pôde ser facilmente reciclado e reutilizado sem perda significativa da sua atividade catalítica e dos níveis de estereosseletividade até o segundo ciclo. A aplicação dos organocatalisadores fluorados na reação aldólica organocatalisada mostrou-se bastante promissora com a utilização da condição reacional livre de solvente. A síntese de ?-hidroxicetonas, que serão os produtos obtidos nessas reações, deverá permitir a aplicação dessa metodologia na síntese assimétrica de moléculas bioativas de maneira eficiente, elegante e com redução de resíduos químicos gerados.