Estudo teórico de reações enantiosseletivas de morita-baylis-hillman: o efeito da base hatakeyama

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Nascimento, Verônica Maria do
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Asymmetric reactions; Busca conformacional; Computational chemistry; Conformational search; DFT; Morita-Baylis-Hillman; Química computacional; Reações assimétricas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-09032020-144444/

A reação Morita-Baylis-Hillman (MBH) é considerada, indiscutivelmente, uma das mais poderosas e versáteis metodologias para a formação seletiva da ligação carbono-carbono. O controle da formação deste tipo de ligação tem grande importância na síntese orgânica, devido, principalmente, ao seu papel na construção de diversas classes de estruturas carbônicas. Neste trabalho, estudou-se a alta enantiosseletividade da reação MBH envolvendo o acrilato de 1,1,1,3,3,3-hexafluorisopropila (HFIPA) e o p-nitrobenzaldeído. A reação é catalisada em presença da base β-isocupreidina (β-ICD), também conhecida como base de Hatakeyama. Experimentalmente foi observado que este tipo de base leva à formação do aduto de configuração R em 91% de excesso enantiomérico (ee). A tese focou, principalmente, no estudo comparativo entre a ação da base de Hatakeyama e a base quinidina. Esta última, mesmo sendo semelhante em seu volume, e também quiral, apresenta baixos valores de ee, ao contrário do observado com o uso da base de Hatakeyama. Na tese estão descritos os procedimentos utilizados para a proposição do mecanismo de reação detalhado, com caminhos de reação mais favoráveis, tanto para a reação catalisada pela base de Hatakeyama, como por quinidina. As diferenças bastante significativas nas enantiosseletividades observadas nas reações são discutidas e explicadas por meio da análise dos resultados obtidos computacionalmente via métodos baseados na Teoria do Funcional de densidade (DFT). A busca do mecanismo da reação mais provável passou por uma detalhada busca conformacional dos estados estacionários presentes, principalmente para a obtenção dos estados de transição que podem ser formados nas duas primeiras etapas de reação: adição-1,4 e adição aldólica. Na primeira etapa, a formação do primeiro intermediário zwiteriônico, pode conduzir à duas configurações, E e Z. Cada um dos enolatos formados na primeira etapa pode conduzir à formação de quatro enantiômeros, visto que a etapa de adição aldólica leva à formação de dois centros quirais. Assim, os intermediários possíveis da etapa de adição aldólica são: E-RR, E-RS, E-SS, E-SR, Z-RR, Z-RS, Z-SS e Z-SR. Desta forma, a segunda etapa é responsável pela formação da ligação σC-C de interesse. Dentre os fatores analisados, os resultados demonstraram a importância da influência do grupo hidroxila (OH), que emdiferentes posições dos catalisadores estudados, podem conduzir à alta enantiosseletividade ou a uma mistura de enantiômeros. Também foi analisada a etapa mais polêmica, dentre as principais propostas do mecanismo para reação MBH, a etapa de transferência de prótons. Esta etapa foi analisada apenas para a base Hatakeyama, com o intermediário identificado como responsável pela alta enantiosseletividade (I4-ERR) e outros 3 modelos. Nesta etapa, observou-se mais uma vez, a influência do grupo hidroxila da base Hatakeyama e as interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio na estabilização dos estados de transição. Os resultados obtidos demonstraram que o cálculo DFT, combinado com ferramentas de busca conformacional, contribui com avanço da compreensão da versão assimétrica da reação MBH.