SÍNTESE DE DERIVADOS FENANTRIDINA VIA ACOPLAMENTO ARILA-ARILA CATALISADO POR PALÁDIO-CARVÃO
José C. Torres(PG), Sabrina S. Pessoa(IC), Simon J. Garden(PQ) e Angelo C. Pinto(PQ)
Departamento de Química Orgânica - Instituto de Química – UFRJ
palavras-chave: fenantridina; biaril, paládio-carvão
A formação de ligações carbono-carbono através de reações de acoplamento paládio-catalisadas, normalmente empregando catálise homogênea, é uma das estratégias sintética mais valiosas da síntese orgânica.1 Entretanto, nos últimos anos tem crescido o interesse por variações heterogêneas de reações paládio-catalisadas utilizando, principalmente, paládio sobre carvão como catalisador.2-3 Assim, reações do tipo Suzuki2,4-6 e reações do tipo Heck (vinilação de haletos orgânicos)3 têm sido alvo de estudos visando a sua utilização em larga escala.
Neste trabalho descrevemos a síntese de derivados fenantridina via reações de acoplamento intramolecular arila-arila catalisadas por paládio-carvão.
Inicialmente, investigamos o sistema de solvente e a quantidade de catalisador a serem empregados nas reações de acoplamento, utilizando para tanto, uma reação de acoplamento arila-arila bem conhecida por nós.7 Assim, o aquecimento do substrato 1 na presença de diferentes quantidades de paládio (Pd-C a 10%), 1 equivalente de Bu4NBr e 4 equivalentes de KOAc, em DMF; forneceu o produto de ciclização 2 em excelentes rendimento (Esquema 1; Tabela: Entrada 1-3).
Por
outro lado, o aquecimento de 1 por 16 horas na presença
de 5% molar de paládio (Pd-C a 10%), em etanol sob refluxo;
levou a formação do produto de redução
3, em 92% de rendimento com uma conversão de
55%. Porém, a substituição do etanol pelo
1-butanol, que permitiu aquecer a mistura reacional a 1000C,
durante 9 horas, levou ao produto 3 em 93% de
rendimento com uma conversão de 91%(Entrada 4 e 5).
1 2 3
Esquema 1 - i. Pd-C/1equiv Bu4NBr/4 equiv KOAc/Solvente/Temperatura
|
|
Entrada |
% Pd/Solvente/Temperatura |
Tempo (h) |
Rendimento (%) 2 3 |
Conversão (%) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1 |
10 % molar/DMF/1000C |
<7 |
91 |
- |
100 |
|
|||||
|
2 |
5 % molar/DMF/1000C |
7 |
99 |
- |
100 |
|
|||||
|
3 |
1 % molar/DMF/1000C |
48 |
98 |
- |
100 |
|
|||||
|
4 |
5% molar/Etanol/refluxo |
16 |
- |
92 |
55* |
|
|||||
|
5 |
5% molar/Butanol/1000C |
9 |
4 |
93 |
91* |
|
|||||
*determinado por RMN 1H Tabela 1
O
emprego de N-(o-iodobenzoil)-N-metilanilinas
em reações com quantidades catalíticas de
paládio-carvão (Pd-C a 10%), forneceu as respectivas
fenantridonas em excelentes rendimentos. Assim, o aquecimento do
nitroderivado 4 por 5 horas na presença de 5%
molar (Pd-C a 10%) levou ao produto de ciclização 6
em 97% de rendimento. Entretanto, o metoxiderivado 5
mostrou-se muito menos reativo, sendo necessário 11 horas de
aquecimento para atingir uma conversão de 100% (Esquema 2).
4 R=NO2 6 (97%)
5 R=OMe 7 (95%)
Esquema 2 - i. 5 % Pd /1 equiv. Bu4NBr /4 equiv. KOAc/DMF/100 0C
Os
naftilderivados 8 e 9 mostraram-se menos
reativos que o derivado 5, necessitando
respectivamente de 48 e 24 horas para atingir a conversão
de 100%. Além disso, o naftilderivado 9,
forneceu uma mistura de isômeros: benzo[a]fenantridona 11
(77%) e benzo[b]fenantridona 12 (23%)(Esquema 3).
10 (98%) 8 alfa-naftil
9 beta-naftil mistura: 11(77%) 12(23%)
Esquema 3 - i. 5 % Pd /1 equiv. Bu4NBr /4 equiv. KOAc/DMF/100 0C
Estes resultados mostram que o acoplamento intramolecular arila-arila catalisado por paládio sobre carvão, catálise heterogênea, pode ser empregado com sucesso para a obtenção de derivados fenantridona.
A utilização de álcoois como solventes, favorece a formação de produto de redução da ligação carbono-iodo. Além disso, o paládio sobre carvão mostrou algumas vantagens em relação ao acetato de paládio II: a) o catalisador (Pd-C) mantem-se ativo por mais tempo; b) o emprego de paládio sobre carvão como catalisador facilita o isolamento e a purificação do(s) produto(s); c) o catalisador (Pd-C) pode ser reutilizado.
(1)Tsuji, J., 1995 Palladium Reagents and Catalysts - Innovations in Organic Synthesis. Editora John wiley & Sons - New York, 560p. (2)Tsuji, J., 1990 Synthesis, 739-749. (3)Wall, V.M. et al., 1999 Platinum Metals Rev., 43, 138-145. (4)Marck, G. et al., 1994 Tetrahedron Lett., 35, 3277-3280. (5)Ennis, D.S. et al., 1999 Org. Process Rev. Dev., 3, 248-252. (6)Gala, D. et al., 1997 Org. Process Rev. Dev., 1, 163-164. (7)Torres, J.C. et al. 1998 Abstracts - 8th Brazilian Meeting on Organic Synthesis, PS-160. [FAPERJ; CNPq]