Síntesis y análisis conformacional de 2-Acilciclohexano-1,3-dionas : estudio térmico de sus derivados

Abstract

El grupo polifuncional β-tricarbonilo constituye el esqueleto de numerosos productos naturales de interés biológico, tanto simples como complejos. Las β-tricetonas fueron reportadas por primera vez en 1920. En particular, las 2-acilcicloalcano-1,3-dionas han adquirido recientemente una marcada importancia por su aplicación como reguladores de crecimiento de plantas y como antitirosinémicos. Esta actividad es dependiente de la naturaleza del grupo acilo. Además, cabe remarcar que este tipo de tricetonas también son importantes precursores sintéticos de núcleos heterocíclicos derivados de pirazoles, lo cual le confiere una gran importancia en síntesis orgánica. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral se sintetizó la 2-(2-tienilcarbonil)ciclohexano-1,3-diona mediante un eficaz proceso “one pot” a partir de reactivos comerciales, aplicando un protocolo alternativo, simple y limpio, utilizando irradiación de ultrasonido. Una vez obtenida esta tricetona, se estudió su tautomerismo, con el fin de establecer la estructura del isómero más estable. Para ello, se analizaron mediante cálculos computacionales un total de 44 isómeros en fase gaseosa, de entre los cuales se aislaron 6 estructuras más estables (2 tricetonas y 4 monoenoles). A partir de los resultados obtenidos, se determinó que sólo los monoenoles tienen menor energía en solución, siendo dos los tautómeros, el enol endocíclico y el enol exocíclico, con sus respectivos rotámeros, los más estables. Mediante el análisis termodinámico y de las barreras de rotación y de tautomerismo, se pudo determinar que el enol endocíclico es el isómero que se obtendría en mayor proporción (6 95 %). Como complemento del estudio computacional, se desarrolló el primer estudio tautomérico experimental de un derivado del tipo 2-acilciclohexano-1,3-diona, utilizando experimentos de espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear a distintas temperaturas. Así, en el espectro de RMN de protones, la ausencia de una señal de protón del metino (correspondiente a una estructura tricetona) y la presencia de una señal a 17,28 ppm, indicaron que la especie mayoritaria es un enol, cuyo corrimiento químico es consistente con un enlace de hidrógeno intramolecular entre el grupo enol y el oxígeno carbonílico. Por otro lado, en el espectro NOESY a baja temperatura, se observó efecto NOE entre el OH y los hidrógenos metilénicos, indicando que el enol presente es endocíclico. En este trabajo se evaluó, además, el potencial sintético de la tricetona sintetizada como precursor de distintos núcleos heterocíclicos. Así, por reacción con diferentes hidrazinas e hidroxilamina, se pudieron obtener tetrahidro-4H-indazol- 4-onas y 6,7-dihidrobencisoxazol-4-onas, respectivamente, con rendimientos moderados a buenos. Estos compuestos bicíclicos son de interés farmacéutico debido a que, en general, presentan actividad como analgésicos, antiinflamatorios, antibióticos o antipsicóticos, entre otros). La metodología sintética empleada resultó ser versátil y permitió la preparación de compuestos no descriptos previamente en literatura. Mediante comparación con otros resultados de bibliografía y el análisis computacional de los productos, se planteó el mecanismo posible de la reacción para la formación de tetrahidro-4H-indazol-4-onas y 6,7-dihidrobencisoxazol-4-onas. Finalmente, se desarrolló el estudio térmico de 1-fenil-3-(2-tienil)-1,5,6,7- tetrahidro-4H-indazol-4-ona, previamente sintetizada, y se obtuvieron tres tipos de transformaciones: isomerización, fragmentación de anillo y aromatización. La reactividad del anillo tetrahidro-4H-indazol-4-ona es típica de los pirazoles Nsustituidos y demuestra la menor estabilidad térmica de éste respecto del anillo de tiofeno. En cuanto al mecanismo del proceso de isomerización, se propusieron dos rutas posibles: una migración [1,5] concertada del grupo fenilo o una reacción en etapas que involucra la formación de un intermediario vinilnitreno. Los resultados obtenidos durante esta Tesis han permitido estudiar el comportamiento de la tricetona estudiada en varios aspectos como reactividad, tautomerismo y estabilidad térmica. Además, es el primer estudio del tautomerismo donde se correlacionan datos experimentales y calculados, validándose la metodología de cálculo empleada y haciendo posible utilizar la misma sin necesidad de realizar estudios experimentales. Con relación al estudio térmico de un derivado de tetrahidro-4H-indazol-4-ona, se pudo establecer el comportamiento de este tipo de núcleos en reacciones de fvp, obteniéndose diferentes tipos de reacciones: isomerización, fragmentación y aromatización.