Mecanismo da reacção de Diels-Alder

2. Reacções de Diels-Alder de 2-estirilcromonas com o-quinobenzodimetanos ...66

2.1. Síntese de 2-[2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidronaftil)]cromonas...66 2.2. Síntese de 2-[2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidronaftil)]-5-hidroxicromonas ...67 2.3. Síntese de 2-{2-[3-(3,4-dibenziloxifenil)-5,8-dimetoxi-1,2,3,4-tetra-

hidronaftil]}benziloxicromonas...69

3. Reacção de Diels-Alder de 2-estirilcromonas com 2-metil-4-metoxi-5,6-

dimetilenopirimidina...73

3.1. Síntese de 2-[6-(7-aril-2-metil-4-metoxi-5,6,7,8-tetra-hidroquinazolil)] cromonas e de 2-[7-(6-aril-2-metil-4-metoxi-5,6,7,8-tetra-hidroquinazolil)] cromonas ...73 3.2. Síntese de 2-[6-(7-aril-2-metil-4-metoxi-5,6,7,8-tetra-hidroquinazolil)]-5-

hidroxicromonas e de 2-[7-(6-aril-2-metil-4-metoxi-5,6,7,8-tetra-hidroquinazolil)]-5- hidroxicromonas ...76

4. Caracterização estrutural de 2-(1,2,3,4-tetra-hidronaftil)cromonas ...79

4.1. Caracterização por RMN...79 4.1.1. Caracterização de 2-[2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidronaftil)]cromonas ... 79 4.1.2. Caracterização de 2-[2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidronaftil)]-5-hidroxicromonas .. 86 4.2. Caracterização por espectrometria de massa ...93

5. Caracterização de 2-[2-(3-aril-1,2,3,4-tetra-hidro-5,8-

dimetoxinaftil)]benziloxicromonas ...97 5.1. Caracterização por RMN...97 5.2. Caracterização por espectrometria de massa ...105

Parte II – Índice

60

6. Caracterização das 2-[6-(7-aril-5,6,7,8-tetra-hidro-2-metil-4-

metoxiquinazolil)]cromonas e de 2-[7-(6-aril-5,6,7,8-tetra-hidro-2-metil-4-

metoxiquinazolil)]cromonas ...107

6.1. Caracterização por RMN...107 6.2. Caracterização por espectrometria de massa ...120

7. Caracterização estrutural das 2-[6-(7-aril-5,6,7,8-tetra-hidro-2-metil-4-

metoxiquinazolil)]-5-hidroxicromonas e das 2-[7-(6-aril-5,6,7,8-tetra-hidro-2-metil-4- metoxiquinazolil)]-5-hidroxicromonas ...124

7.1. Caracterização por RMN...124 7.2. Caracterização por espectrometria de massa ...136

Parte II – Introdução

61

1. Introdução

A reacção de Diels-Alder é considerada uma das reacções mais interessantes e útil em síntese orgânica, sendo uma via fácil de obtenção de compostos cíclicos.68 Esta reacção acontece igualmente na natureza, existindo enzimas que catalisam reacções deste tipo.69 A reacção envolve a adição de um composto insaturado, o dienófilo, a um dieno conjugado, formando duas novas ligações num único passo, tendo a vantagem de não ser necessário a adição de qualquer outro reagente, como por exemplo um ácido ou uma base, que pudessem afectar outros grupos funcionais na molécula. A reacção de Diels-Alder é incluída na classe das reacções pericíclicas, não há formação de nenhuma espécie intermediária apenas um estado de transição que envolve a deslocação de três pares de electrões π em círculo e seis átomos de carbono, podendo ser chamada de reacção de cicloadição [4+2].70 _{Uma condição essencial para a ocorrência da reacção é que o dieno}

esteja em conformação s-cis, as duas ligações duplas orientadas para o mesmo lado, ou tem de ter capacidade de atingir esta conformação; se o dieno estiver limitado à conformação s-

trans a reacção de Diels-Alder não poderá ocorrer. A estereoquímica e regioquímica dos

produtos pode ser controlada pela escolha adequada dos reagentes, por esta razão esta reacção é considerada estereoespecifíca e estereosselectiva (Esquema XXXIII).71,72,73,74

B A D C A C D B A C D B Esquema XXXIII

O interesse e aplicabilidade da reacção aumentou com a possibilidade de utilização de vários tipos de dienos,75,76 heterodienos,77,78,79,80,81,82 dienófilos,83 heterodienófilos70 e a possibilidade de realizar reacções de Diels-Alder intramoleculares,84,85,86 podendo ser sintetizados vários tipos de compostos cíclicos. Podem ser ainda utilizados catalisadores, por exemplo ácidos de Lewis, que orientem a reacção para um determinado produto.87,88,89,90 A reacção apresenta normalmente bons rendimentos.

Parte II – Introdução

62

Esta transformação foi descoberta, em 1928, por Otto Diels e Kurt Alder ao identificarem os produtos resultantes da reacção entre o ciclopentadieno (83) e a quinona (84) (Esquema XXXIV), prevendo desde logo a sua aplicação na síntese de vários tipos de compostos naturais. No entanto não se verificaram avanços significativos na sua utilização em síntese orgânica até à atribuição, a Otto Diels e Kurt Alder, do prémio Nobel da química, em 1950, pela sua descoberta. Em 1952, Woodward e colaboradores, adoptaram a reacção de Diels–Alder para a síntese de esteróides, a cortisona e o colesterol, verificando a utilidade desta na síntese estereosselectiva de compostos policíclicos, desde então foram publicados inúmeros trabalhos envolvendo transformações de Diels-Alder.70

O O + O O O O H H endo 82 ₈₃ 84 Esquema XXXIV

1.1. Mecanismo da reacção de Diels-Alder

De entre as transformações pericíclicas, a reacção de Diels-Alder é a mais conhecida e mais utilizada em síntese orgânica. Nesta acontece a adição de um dieno conjugado a uma ligação dupla, pertencente ao dienófilo, resultando sempre num anel de seis lados, o mecanisno da reacção envolve a movimentação de 4 electrões π do dieno e 2 electrões π do dienófilo, por esta razão esta reacção é muitas vezes referida como uma reacção de cicloadição 4+2.70,71,72

Existe alguma controvérsia em torno da discussão do seu mecanismo, esta reacção era normalmente considerada uma reacção concertada envolvendo apenas um passo e sem formação de espécies intermediárias.71 As principais evidências que apontam para o mecanismo concertado na maior parte das reacções de Diels-Alder são: a elevada estereoespecifícidade relativamente ao dieno e ao dienófilo, se houvesse formação de espécies di-radicais ou di-iónicas livres a conformação provavelmente não seria mantida; e a reactividade dos reagentes não é dependente do solvente utilizado, se a reacção ocorresse

Parte II – Introdução

63 via formação de espécies iónicas a utilização de solventes polares conduzia ao aumento da reactividade.91 No entanto, Greiger e colaboradores,92 com base em dados físico-químicos, sugeriram que o mecanismo envolvia a formação inicial de uma espécie di-radicalar seguida da formação do anel. Outra teoria mecanística, considera a formação de uma espécie di-iónica seguida da formação do anel.

Na discussão dos resultados obtidos neste trabalho considera-se que a reacção segue o mecanismo baseado na “Teoria das Orbitais Fronteira” considerando a reacção como concertada, uma vez que este explica melhor os resultados obtidos e justifica a regiosselectividade e estereoespecifícidade da reacção.

Esta teoria considera que em reacções concertadas as orbitais moleculares dos reagentes são convertidas continuamente por sobreposição em orbitais moleculares dos produtos. Segundo esta teoria a regioquímica e estereoquímica da reacção não é dependente de factores estereo mas sim das interacções entre orbitais moleculares. Embora existam algumas deficiências na explicação da regioquímica observada na reacção de Diels-Alder quando são utilizados dienos e dienófilos mais complexos, esta teoria explica na maioria dos casos os resultados obtidos.71,72

As propriedades das orbitais moleculares dos reagentes envolvidos, energia e simetria, determinam quais podem ser transformadas em orbitais moleculares do produto. Segundo a teoria das orbitais fronteira a reacção ocorre se for possível a sobreposição das orbitais moleculares ocupadas de maior energia (HOMO) de um dos reagentes com todas as orbitais moleculares vazias de menor energia (LUMO) do outro reagente.

Usualmente na reacção de Diels-Alder os electrões movimentam-se da orbital HOMO do dieno para a orbital LUMO do dienófilo. Neste caso a introdução de substituintes dadores de electrões no dieno e a introdução de substituintes sacadores de electrões no dienófilo aumenta a sua reactividade. No entanto, quando o dieno é mais pobre em electrões do que o dienófilo o movimento dos electrões é inverso, ou seja, estes movimentam-se da orbital HOMO do dienofílo para a orbital LUMO do dieno. Desta forma o efeito dos grupos substituintes é contrário ao que acontecia no caso anterior, este tipo de reacção é chamada de Diels-Alder inversa.71

No diagrama apresentado na Figura 11 indica-se qual a simetria das orbitais moleculares, podendo ser simétricas (S) ou anti-simétricas (A). Segundo o princípio da conservação da simetria das orbitais, apenas aplicável a reacções concertadas, algumas

Parte II – Introdução

64

reacções são permitidas e outras proibidas; as reacções acontecem de forma a que sejam mantidas o máximo de ligações durante o decorrer da reacção.

A sobreposição simultânea em fase das orbitais HOMO e LUMO é uma condição necessária para que este tipo de reacção ocorra, ou seja, o lóbulo positivo da orbital HOMO de um dos reagentes tem de se sobrepôr ao lóbulo positivo da orbital LUMO do outro reagente e vice-versa, permitindo a transferência de carga em ambas as direcções. Esta transferência nem sempre acontece de forma sincronizada, uma das ligações pode ser formada em maior extenção de que a outra mas a sua formação é sempre concertada.

S A S A A S Figura 11