• eterocicli a piccolo anello
• nitroderivati
• palladio

Riassunto:


Questo lavoro di Tesi sperimentale, prende in considerazione l’apertura di sistemi eterociclici a piccolo anello, come vinilaziridine e vinilepossidi, ad opera di nucleofili che permettono la formazione di nuovi legami carbonio-carbonio, in modo da ottenere composti polifunzionalizzati.
Partendo dagli studi del gruppo di ricerca con cui ho lavorato, che riguardavano l’apertura di anelli tensionati, secondo una modalità di tipo SN2’, catalizzata da metalli di transizione, si è cercato di sviluppare una nuova metodologia che utilizzasse come nucleofili nitroderivati. Questi, sono una buona fonte di carbanioni, per l’elevata proprietà elettron-attrattrice del gruppo nitro, e risultano validi building block per la particolarità della loro chimica che ne permette utili trasformazioni in gruppi funzionali diversi. A questo proposito, utilizzando come riferimento l’unico esempio, riportato in letteratura, di nitrometilazione del 2-vinilossirano, effettuata da Deardorff (J. Org. Chem. 1996, 61, 3616-3622.), si è provato a sviluppare delle procedure che prevedessero l’uso di nitroderivati di varia reattività, con sistemi catalitici a base di diversi metalli di transizione.
Il lavoro si è focalizzato soprattutto sull’utilizzo di complessi a base di palladio (0), sia generati in situ, da precursori quali Pd2(dba)3 , Pd(OAc)2 con PPh 3 o altri liganti fosfinici, sia preformati come Pd(PPh3)4 . Quest’ultimo si è rivelato il sistema più efficiente nell’addizione, che avviene in tempi brevi e in condizioni neutre.
Questa reazione, forma un prodotto di addizione che non subisce decarbossilazione, come invece avviene in una reazione analoga condotta su alcol allilici, recentemente descritta in letteratura (Tunge, J. A., Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 123, 1726-1729.). Probabilmente nel nostro caso il meccanismo di reazione, per l’ addizione riportata nello Schema 2, prevede la generazione di un complesso π-allile-palladio che porta all’apertura del anello eterociclico, generando una specie anionica che deprotona il nitrocomposto attivandolo all’ attacco regioselettivo in posizione γ.
Con l’intento di verificare la generalità del metodo, è stato effettuato uno screening di nucleofili, utilizzando α-metilnitrochetoni, etilnitroacetati e nitroalcani disattivati, sui diversi substrati, portando all’ addizione selettiva e agli attesi prodotti di apertura 1,4 che possono essere trasformati in composti 1,5 polifunzionali. Una eccezione è rappresentata dagli ossa e aza-bicicli (3) che non mostrano alcun tipo di reattività.
Inoltre, dall’idea di una catalisi metallica sostenibile ed economica, si sono analizzati metalli più abbondanti e comuni, come surrogati dei complessi a base di palladio. Il sistema costituito da CuCl / tBuOLi che genera la specie catalitica in situ, con la complessazione da parte di un ligante fosfinico ha fornito una certa attività con l’utilizzo di etilnitroacetato come nucleofilo, senza dare riscontri positivi con semplici nitroalcani. I complessi a base di ferro (II), come il TBAFe Bu4N[Fe(CO)3(NO)], e liganti fortemente σ-donatori, come i carbeni N-eterociclici, si sono invece rivelati inefficienti come evidenziato dalle analisi NMR, in cui si ritrovano i segnali relativi ai composti di partenza.
La catalisi di questa addizione è stata analizzata anche ad opera di organocatalizzatori, quali i sali derivati della cinconidina. La nostra ipotesi è che questi possano svolgere un duplice ruolo, complessandosi con il substrato, tramite la formazione di legami ad idrogeno e attivando il nucleofilo per la presenza di un sito a carattere basico. Questi hanno però portato agli attesi prodotti di reazione solo con l’etilnitroacetato. Inoltre le reazioni sono avvenute utilizzando condizioni di reazioni drastiche, in cui si è rivelato necessario l’uso di basi forti, riscaldamento e lunghi tempi di reazione