Síntese dos substratos (E)-2-nitro-3-fenilprop-2-en-1-ol (94), acetato

nitro-2-propeno (96) e 1,3-dihidro-4-nitro-2-benzoxepina (97) A síntese dos substratos 95-97 foi realizada partindo de 94, o qual foi sintetizado em duas etapas: a primeira foi a formação do nitro-alceno 99 através de uma reação de Henry e a segunda uma reação de Morita-Baylis-Hillman (MBH) para a formação do álcool 94 (Esquema 35).

Esquema 35. Síntese dos substratos 94-97.

4.2.1.1. Síntese do substrato (E)-2-nitro-3-fenilprop-2-en-1-ol (94)

O nitro-alceno 99 foi sintetizado mediante a reação de Henry, uma das formas mais comuns de se obter nitro alcenos. Esta reação consiste em uma condensação entre um composto carbonílico e um nitro alcano, resultando no -nitro-álcool correspondente. Quando o produto resultante tem hidrogênios acídicos no carbono

, geralmente acontece uma desidratação que fornece um nitro-alceno (Esquema 36A).[108–111]

O mecanismo da reação de Henry começa com a desprotonação do nitro-alcano na posição α por parte de uma base, formando-se um ânion que é estabilizado por ressonância. Posteriormente, acontece uma condensação entre este ânion e o composto carbonílico, formando assim um -nitro-alcóxido que seguidamente é protonado, resultando na formação do produto -nitro-álcool (Esquema 36B).[108,109] Existem diversos catalisadores e metodologias nas quais uma reação de Henry pode ocorrer. Neste projeto, foi escolhida a metodologia de Jalal et al, partindo-se do nitrometano e o benzaldeído e usando como base piperidina. Cloreto de ferro (III) também é adicionado na reação para promover a desidratação do -nitro-álcool formado (Esquema 35 e 36).[112]

Esquema 36. A) Reação geral de formação de nitro alcenos através da reação de Henry. B) Mecanismo seguido durante a reação de Henry.

A segunda etapa da rota sintética foi uma reação de MBH seguindo a metodologia de Rastogi et al.[113] _{A reação de MBH tem sido usada por mais de 40} anos na síntese orgânica e é muito útil na formação de ligações C-C. Nesta reação participam três componentes: um alceno ativado, um eletrófilo e um nucleófilo (o catalisador) e envolvem o acoplamento da posição α dos alcenos ativados com, um

eletrófilo (normamente um aldeído ou cetona) (Esquema 37A). A presença de um catalisador é necessária para a reação acontecer, este geralmente é uma amina terciária não impedida estericamente como 1,4-etileno-piperazina (DABCO ) ou o menos comum imidazol. Já os alcenos ativados, podem ser compostos tais como acrilonitrilo, acroleina, cetonas ,-insaturadas e outros. [114–117]

A primeira etapa, considerada a etapa lenta da reação, consiste em uma adição de Michael do catalisador (nucleófilo) ao alceno ativado para formar o primeiro

zwitterion. Já a segunda etapa é uma condensação aldólica entre o nucleófilo

formado anteriormente e o eletrófilo formando assim um alcóxido, que sofre uma transferência de próton. O enolato resultante sofre decomposição e gera um álcool como produto final, enquanto o catalisador é regenerado (Esquema 37B). [114–116]

Esquema 37. Mecanismo da reação de Morita Baylis Hillman. Esquema adaptado das referências 115-117.[114–116]

A metodologia de Jalal et al descreve um tempo de reação de 24 h, porém em uma tentativa de aumentar o rendimento, a reação foi mantida e monitorada por 96 h

seguidas. Após 24 h, foi tomada uma alíquota da mistura reacional e foi observado no cromatograma desta alíquota o sinal correspondente ao íon molecular do benzaldeído (m/z 106), que aumentou em intensidade com o decorrer do tempo, enquanto que o sinal do álcool 94 (m/z 179) diminuiu. Com isto, foi concluído que após 24 h ocorria uma reação de retro Henry, voltando à formação do benzaldeído e enquanto mais tempo for mantida a reação MBH, menor a quantidade de produto recuperado. Esta reação será explicada com maior detalhe nas próximas etapas.

4.2.1.2. Síntese do acetato de (E)-2-nitro-3-fenilpropila (95)

A terceira etapa da rota, a acetilação do álcool para formar 95 realizou-se seguindo a metodologia de Cao et al, com a adição de cloreto de acetila, piridina a uma solução do aduto de Baylis-Hillamn (BH) e a 0 °C (Esquema 38).[118]

Esquema 38. Mecanismo da acetilação do álcool 94 para a formação de 95. 4.2.1.3. Síntese do (E)-1-cloro-3-fenil-2-nitro-2-propeno (96) e 1,3- dihidro-4-nitro-2-benzoxepina (97)

A síntese dos substratos foi realizada seguindo um protocolo similar, partindo do aduto de BH 94. O composto 95 foi sintetizado seguindo a metodologia de Bakthadoss et al, usando cloreto de ferro (III) em diclorometano e através de uma reação SN2.[119] _{Por outra parte, a nitrobenzoxepina 97 foi sintetizada adicionado} paraformaldeído, além do FeCl3 e CH2Cl2, em uma reação de ciclização oxa-Pictet– Spengler não descrita previamente na literatura. Nesta reação, uma nova ligação C- O é formada com a incorporação do paraformaldeído, e em seguida uma reação intramolecular da substituição eletrofílica aromática formando assim o anel de sete membros.[120,121]

O esqueleto benzoxepínico é encontrado em vários produtos naturais dotados de atividade biológica, assim metodologias para alcançá-los estão em constante procura. Alguns dos exemplos de compostos naturais com este esqueleto são: o

xylarinol A (100) e o B (101) (Figura 15). A nitro-benzoxepina 97, é pouco conhecida e foi encontrado apenas 1 método de síntese na literatura, neste é usado H2SO4 concentrado a 0 °C para fornecer 65% de 97 comparado aos 90% de rendimento obtido usando nossa estratégia. A metodologia descrita anteriormente, de Bakthadoss et al, consiste igualmente em uma reação de ciclização oxa-Pictet– Spengler.

Figura 15. Estruturas dos compostos xylarinol A (100) e B (101), as quais apresentam o esqueleto benzoxepina.

Esta reação foi descrita pela primeira vez em 1992 por Wunsch e Zott e desde então tem sido utilizada na preparação de isocromanos e outros heterociclos oxigenados.[120,121] _{O mecanismo seguido na formação de isocromanos foi descrito} por Guiso et al e pode orientar no mecanismo específico seguido na formação de 97. Na primeira etapa da reação ocorre uma condensão entre um composto de tipo - ariletanol e um aldeído, formando um hemiacetal. A perda de água deste último leva à formação de um intermediário que sofre uma reação de substituição eletrofílica aromática para fechar o ciclo (Esquema 39).[121–123]

Esquema 39. Mecanismo de formação de isocromanos via ciclização oxa-Pictet– Spengler. Esquema adaptado das referências 121-123.[121–123]

A caracterização completa do composto 97 foi necessária devido a que esta molécula já tem sido sintetizada e estudada, mas os espectros de RMN e EM não constam na literatura consultada. Confirmamos a estrutura por difração de Raio-X (Figura 16) utilizando o cristal amarelo obtido após a purificação de 97. A estrutura foi resolvida no equipamento BRUKER APEX CCD DETECTOR DIFFRACTOMETER do Laboratório de Difração de Raios x de Monocristal – IQ – UNICAMP. Adicionalmente, foram analisados os espectros de RMN 1_H, 13_{C, HSQC,} HMBC, DEPT 90 e DEPT 135 (Dados colocados na parte suplementar).

Figura 16. A) Imagem fotográfica da amostra do composto 97, imersa em óleo mineral, observada em microscópio com luz polarizada. O cristal é amarelo claro, com dimensões aproximadas 0,053 mm x 0,124 mm x 0,523 mm. B) Estrutura de 97 gerada através de experimentos de difração de Raio-X.

4.2.2. Biorreduções dos compostos 94-96