ESTUDO CONFORMACIONAL DE ALGUNS ALFA-SULFONIL MALONATOS UTILIZANDO MÉTODO EMPÍRICO E SEMI-EMPÍRICO

Elaine Henriques Teixeira Pereira (PG), Claudio Luis Donnici (PQ) e

Júlio César Dias Lopes (PQ)

Departamento de Química - Instituto de Ciências Exatas

Universidade Federal de Minas Gerais

Palavras-Chaves: sulfonil-malonatos, isomeria conformacional, MONTE CARLO

I - Introdução

Estudos da reatividade de alguns alfa-sulfonil malonatos de dietila RC(CO₂Et)₂SO₂Me (R=Me, I; R=C₆H₅ , II; R=C₆H₅CH₂, III) frente à DABCO (1,4-diaza-biciclo [2.2.2] octano) mostram que o derivado metílico I sofre descarbetoxilação usual (h=69%), o fenílico II leva à inédita dessulfonilação (h=79%) e o derivado benzílico III conduz à mistura dos produtos descarbetoxilado (h=44%) e dessulfonilado (h=41%) correspondentes.

Estudou-se também o equilíbrio conformacional destes compostos, por mecânica molecular, utilizando o programa MM2UEC e também foram realizados cálculos semi-empíricos utilizando-se o programa MOPAC 7.0

Estes dados sugerem que o fator estérico é realmente um fator importante na reatividade de alfa-metil-sulfonil-malonatos a frente à DABCO.

II - OBJETIVOS E METODOLOGIA

Com o intuito de aprofundar este estudo, estamos realizando o estudo do equilíbrio conformacional utilizando o programa MACROMODEL utilizando a metodologia MONTE CARLO para os derivados I, II, III e também para outros derivados alfa-sulfonil malonatos RC(CO₂R¹)₂SO₂R² (R= R²=Me, R¹=C₆H₅, IV; R= R²=C₆H₅ , R¹= Me, V; R=t-Bu, R¹= Et, R²=Me VI). A utilização do programa MACROMODEL deve-se à possibilidade de podermos analisar todos os ângulos diedros de interesse ao mesmo tempo e não de dois a dois como era realizado com o programa MM2UEC.

Cálculos semi-empíricos foram também realizados para sabermos se efeitos eletrônicos também exercem alguma influência sobre a reatividade dos malonatos estudados frente à DABCO. Neste estudo utilizou-se o programa MOPAC 7.0 (método PM3) para o cálculo populações relativas dos confôrmeros, bem como do potencial eletrostático molecular dos compostos estudados.

Os cálculos foram efetuados a partir das estruturas obtidas anteriormente com o programa MACROMODEL. O cálculo foi realizado com otimização de todos os parâmetros.

III - rESULTADOS E CONCLUSÕES

A comparação entre o programa MACROMODEL e MM2UEC mostra que o número de conformações (com população relativa maior que 1% e à 383K) obtidas pelo MACROMODEL é menor que pelo MM2UEC. No entanto o programa MACROMODEL obtém uma conformação diferente para o derivado I, quatro para o derivado II e três para o derivado III.

O estudo do equilíbrio conformacional destes compostos, por mecânica molecular, utilizando o programa MACROMODEL, levou às seguintes conformações preferenciais (com população relativa maior que 1% e à 383K). O derivado metílico I apresentou quatro conformações, o derivado fenílico II seis, o derivado benzílico III sete, o derivado malonato de difenila IV doze, o derivado fenil fenil sulfonil V treze e o derivado terc-butil VI apresentou cinco conformações preferenciais.

A análise destas conformações leva às seguintes generalizações: Para os derivados I, IV e V têm-se os grupos carbetóxi bastante disponíveis, ocorrendo então a descarbetoxilação, o caminho usual deste tipo de reação. Para os derivados II e VI os grupos carbetoxila estão estericamente impedidos, uma vez que os grupos fenila e t-Bu posicionam-se perpendicular ou sobre estes (respectivamente), favorecendo a dessulfonilação. Cabe ressaltar que a reatividade do derivado VI encontra-se sob investigação. Já no caso do derivado III o substituinte benzila posiciona-se ora sobre o grupo metil-sulfonila e sobre uma das carbonilas do grupo carbetóxi, ora ocorre uma aproximação entre o substituinte benzila e os dois grupos carbetóxi. Desta forma tem-se ou uma das carbonilas disponível para o ataque nucleofílico da DABCO, ocorrendo descarbetoxilação parcial, ou têm-se o grupo metil-sulfonila disponível ao ataque nucleofílico da DABCO ocorrendo parcial dessulfonilação.

A análise das conformações obtidas, através do programa MACROMODEL e do programa MOPAC, para os derivados I, II e III, IV, V e VI mostra que ocorreram algumas alterações na estabilidade relativa das conformações. Ao mesmo tempo observou-se alterações nos valores dos ângulos diedros o que em alguns casos levou a uma nova conformação. Porém esta nova conformação é igual a uma outra já existente.

A comparação do potencial eletrostático molecular sobre os dois grupos CO₂Et e o grupo -SO₂Me, mostra que o último apresenta uma maior densidade de carga positiva. Apesar do ataque nucleofílico da DABCO ocorrer preferencialmente no grupo carbetoxila. Isto decorre do fato do carbono carbonílico possuir uma geometria sp², enquanto o enxofre do grupo metil-sulfonila possui uma geometria sp³, dificultando o ataque da DABCO. Este comportamento pode ser observado na reatividade usual do composto I, IV e V. No derivado II e VI o impedimento estérico sobre os grupos carbetoxila pela proximidade do grupo R, aliado a uma maior densidade de carga positiva no grupo -SO₂Me favorece o ataque nucleofílico sobre este grupo. Finalmente, no derivado benzílico III, o substituinte posiciona-se sobre o grupo metil-sulfonil e sobre uma das carbonilas do grupo carbetoxila, ou sobre os dois grupos carbetoxila. Assim a maior densidade de carga positiva no grupo metil-sulfonil, somada a um relativo impedimento estérico nas carbonilas, leva à concomitante dessulfonilação e descarbetoxilação.

Estes resultados sugerem que o fator estérico é determinante na regiosseletividade do ataque nucleofílico da DABCO.

APOIO: CNPq, FAPEMIG, FINEP