Calcogenilação de 2-naftóis promovidas por bases

Abstract

Resumo: Esta tese de doutorado refere-se ao desenvolvimento de uma calcogenilação regiosseletiva na posição 1 de 2-naftóis promovida por base, como também a calcogenilação one-pot de compostos heterocíclicos usando sais de Ag(I) e ácidos borônicos para formação in situ de disselenetos de diarila. Na primeira abordagem, investigou-se a calcogenilação de 2-naftóis em meio básico. Neste contexto, a melhor condição de reação para a selenilação do 2-naftol utilizou carbonato de potássio (30 mol%) em conjunto com sulfóxido de dimetila (DMSO) como solvente, obtendo-se um excelente rendimento (92%) do 1-fenilselanil-2- naftol (3a) após apenas 1 h de reação sob temperatura de 100 oC. Os estudos mecanísticos indicaram um caminho iônico, essencialmente uma substituição eletrofílica aromática, com um papel fundamental desempenhado pelo oxigênio atmosférico para a regeneração dos dicalcogenetos de diorganoíla. A partir da definição das condições aprimoradas, o escopo de reação foi avaliado pela análise dos efeitos estereoeletrônicos dos substituintes presentes nos derivados de 2-naftóis, assim como dos substituintes nos dicalcogenetos de diorganoíla (S, Se, Te). Os rendimentos isolados foram menores utilizando-se dissulfetos de diarila, sendo necessário 50 mol% de K2CO3 para obtenção de rendimentos razoáveis. Por outro lado, não foi detectado o produto esperado quando o ditelureto de difenila foi empregado sob estas condições. Por fim, na segunda abordagem foi introduzida a catálise por prata em conjunto com bases para a calcogenilação de 2-naftóis utilizando ácidos arilborônicos, selênio elementar e 2-naftóis em uma metodologia one-pot para a síntese do 1-organocalcogenil-2- naftóis (3). Na primeira etapa da reação foi utilizado AgNO3 (5 mol%), Se0 e ácido fenilborônico (6a) sob uma temperatura de 120 °C durante um período de 2 h para a formação do disseleneto de fenila (2a). Após este período, a reação foi conduzida de volta a temperatura ambiente, e adicionou-se o 2-naftol 1a (1 equiv.) e K2CO3 (1 equiv.) deixando reagir por 24 h. Nestas condições, o produto 3a pode ser obtido com 80% de rendimento. Após otimização das condições de reação, o escopo da reação foi brevemente avaliado com diversos ácidos borônicos e heterociclos aromáticos ricos em elétrons. Grupos como quinolinas e indóis com N-H livre foram calcogenilados de forma eficiente, enquanto indóis N-substituídos somente traços do produto foram formados. Ácidos arilborônicos ricos em elétrons como 3-pirimidil e 2-naftaleno formaram o produto com rendimento razoável. Estudos mecanísticos demonstraram que a primeira etapa segue um caminho radicalar para formação do disseleneto de diarila, enquanto a segunda etapa segue a via aniônica como descrito no primeiro trabalho.

Abstract: The doctoral thesis concerns the development of a regioselective chalcogenylation at position 1 of 2-naphthols promoted by base, as well as the one-pot chalcogenylation of heterocyclic compounds using Ag(I) salts and boronic acids for in situ formation of diaryl diselenides. In the first approach, the chalcogenylation of 2-naphthols in basic medium was investigated. In this context, the best reaction condition for the selenylation of 2-naphthol used potassium carbonate (30 mol%) together with dimethyl sulfoxide (DMSO) as solvent, obtaining an excellent yield (92%) of 1-phenylselanyl-2-naphthol (3a) after only 1 h of reaction at a temperature of 100 oC. Mechanistic studies have indicated an ionic path, essentially an electrophilic aromatic substitution, with a fundamental role played by atmospheric oxygen for the regeneration of diorganoyl dichalcogenides. From the definition of the improved conditions, the reaction scope was evaluated by analyzing the stereoelectronic effects of the substituents present in the 2-naphthol derivatives, as well as the substituents in the diorganoyl dichalcogenides (S, Se, Te). The isolated yields were lower using diaryl disulfides, requiring 50 mol% of K2CO3 to obtain reasonable yields. On the other hand, the expected product was not detected when diphenyl ditelluride was used under these conditions. Finally, in the second approach, silver catalysis was introduced together with bases for the chalcogenylation of 2-naphthols using arylboronic acids, elemental selenium and 2-naphthols in a one-pot methodology for the synthesis of 1- organochalcogenyl-2-naphthols (3). In the first step of the reaction, AgNO3 (5 mol%), Se0 and phenylboronic acid (6a) were used at a temperature of 120 °C for a period of 2 h for the formation of phenyl diselenide (2a). After this period, the reaction was carried back to room temperature, and 2-naphthol 1a (1 equiv.) and K2CO3 (1 equiv.) were added and reacted for 24 h. Under these conditions, the product 3a can be obtained with 80% yield. After optimization of the reaction conditions, the scope of the reaction was briefly evaluated with several arylboronic acids and electron-rich aromatic heterocycles. Groups such as quinolines and indoles with free N-H were efficiently chalcogenylated, while with N-substituted indoles only traces of the product were formed. Electron-rich aryl boronic acids such as 3-pyrimidyl and 2-naphthalene formed the product with reasonable yield. Mechanistic studies have shown that the first step follows a radical path for the formation of diaryl diselenide, while the second step follows the anionic path as described in the first work.