Reações de cicloadição e adição conjugada de cromonas substituídas em C.2 com sistemas insaturados

Abstract

O presente trabalho teve como principal objetivo estudar a reatividade de (E)-2-(4-arilbut-1-en-3-in-1-il)-4H-cromen-4-onas e 2-[(1E,3E)-4-arilbuta-A reatividade das 2-[(1E,3E)-4-arilbuta-1,3-dien-1-il]-4H-cromen-4-onas foi também testada em reações de adição conjugada com nucleófilos de carbono. A reação de nitrometano com as referidas cromonas catalisada por 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) originou β- (nitrometil)cromonas como produtos maioritários. Isolaram-se também (E)-5'-(nitrometil)-3'-estiril-[1,1'-bifenil]-2-óis e 3'-aril-2'-nitro-5'- (nitrometil)espiro[cromano-2,1'-ciclo-hexan]-4-onas como produtos minoritários, os quais resultam da adição de uma segunda molécula de nitrometano, por processos tandem. As adições de malononitrilo, acetilacetona, malonato de dietilo e cianoacetato de etilo originaram os respetivos produtos de adição conjugada 1,6, e no caso do malonato de dietilo, isolou-se um produto minoritário resultante de adições conjugadas 1,8/1,6. Estudos computacionais ajudaram a explicar a reatividade dos diferentes nucleófilos nas reações de adição às 2- [(1E,3E)-4-arilbuta-1,3-dien-1-il]-4H-cromen-4-onas. A funcionalização de alguns produtos de adição levou à síntese de estirilpirrolidinas e novos derivados de pirazol e bis-pirazol. Finalmente, a reação de DA intramolecular, sob radiação MW monomodo, de (E)-2-[2-(prop-2-in-1-iloxi)estiril]-4H-cromen-4-onas e 2- {(1E,3E)-4-[2-(prop-2-in-1-iloxi)fenil]buta-1,3-dien-1-il}-4H-cromen-4- onas originou 6H,8H-cromeno[3,4-b]xanten-8-onas e 2-(6Hbenzo[ c]cromen-8-il)-4H-cromen-4-onas, respetivamente. Todos os compostos sintetizados, intermediários e produtos finais, foram caracterizados por diversas técnicas analíticas, sobretudo por estudos espectroscópicos de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e bidimensionais de correlação espectroscópica homo e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). 1,3-dien-1-il]-4H-cromen-4-onas em reações de cicloadição e adição conjugada. Sintetizaram-se díades do tipo xantona-1,2,3-triazol por duas rotas diferentes, partindo de (E)-2-(4-arilbut-1-en-3-in-1-il)-4H-cromen-4-onas. Na rota A, o núcleo de xantona foi sintetizado por reação de Diels-Alder (DA) das referidas cromonas com N-metilmaleimida (NMM), sob radiação micro-ondas (MW, do inglês microwaves), seguida de aromatização dos cicloadutos obtidos com 2,3-diciano-5,6-dicloro-1,4-benzoquinona (DDQ). O anel de 1,2,3-triazol foi incorporado através da reação de cicloadição 1,3-dipolar do alcino com azida de sódio, originando as díades xantona-1,2,3-triazol pretendidas. Por sua vez, a rota B envolveu a reação de cicloadição 1,3-dipolar das referidas cromonas com azida de sódio, seguida de metilação do grupo NH do triazol. A etapa seguinte consistiu na reação de DA, sob radiação MW, das díades 2-vinilcromona- 1,2,3-triazol com a NMM, seguida de aromatização dos cicloadutos, originando as díades xantona-1,2,3-triazol desejadas. Estudou-se também a reatividade das 2-[(1E,3E)-4-arilbuta-1,3-dien-1- il]-4H-cromen-4-onas como dienos em reações de DA com dienófilos pobres e ricos em eletrões, sob radiação MW. As melhores condições de reação foram obtidas usando a NMM como dienófilo, na presença de triflato de escândio, em condições de ausência de solvente. A presença deste ácido de Lewis melhorou os rendimentos da reação, na medida em que evita a ocorrência de uma segunda reação de DA nos cicloadutos obtidos. O dieno-α,β:γ,δ das 2-[(1E,3E)-4-arilbuta-1,3-dien-1-il]-4Hcromen- 4-onas mostrou ser o mais reativo, sendo este facto confirmado pelos estudos computacionais. Estes estudos explicaram ainda a inesperada falta de reatividade de alguns dienófilos. Os cicloadutos obtidos por reação com a NMM foram aromatizados a compostos do tipo arilflavona, usando DDQ como agente oxidante. A

The main goal of the present work was to study the reactivity of (E)-2-(4- arylbut-1-en-3-yn-1-yl)-4H-chromen-4-ones and 2-[(1E,3E)-4-arylbuta- 1,3-dien-1-yl]-4H-chromen-4-ones in cycloaddition and conjugate addition reactions. Xanthone-1,2,3-triazole dyads have been synthesized by two different approaches, both starting from (E)-2-(4-arylbut-1-en-3-yn-1-yl)-4Hchromen- 4-ones. In the first one (route A), the xanthone moiety was built by Diels-Alder (DA) reaction of the referred unsaturated chromones with N-methylmaleimide (NMM) under microwave irradiation, followed by oxidation of the obtained adducts with 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4- benzoquinone (DDQ), whereas the 1,2,3-triazole ring results from the cycloaddition reaction of the acetylene moiety with sodium azide. In turn, the second strategy (route B) involved firstly the cycloaddition reaction with sodium azide to provide the 1,2,3-triazole ring, followed by methylation of the triazole NH group prior to DA reaction with NMM. The last step in this synthesis of novel xanthone-1,2,3-triazole dyads entailed the cycloadducts oxidation by DDQ. The reactivity of 2-[(1E,3E)-4-arylbuta-1,3-dien-1-yl]-4H-chromen-4-ones as dienes in DA reactions with several electron-poor and electron-rich dienophiles under microwave irradiation was studied. The optimized reaction conditions were achieved with NMM as dienophile and scandium triflate as Lewis acid, under microwave-assisted and solvent-free conditions. The Lewis acid improved the reaction yields by preventing the adducts obtained to undergo a second DA reaction. Computational studies confirmed the experimental findings that the α,β:γ,δ-diene of the starting chromones was the most reactive one. Theoretical calculations also provided a rationale for the unexpected lack of reactivity shown by some dienophiles. The adducts prepared with NMM were dehydrogenated to arylflavone derivatives with DDQ as oxidizing agent. The reactivity of 2-[(1E,3E)-4-arylbuta-1,3-dien-1-yl]-4H-chromen-4-ones in conjugate additions with carbon nucleophiles was also studied. The 1,6-conjugate addition of nitromethane to 2-[(1E,3E)-4-arylbuta-1,3-dien- 1-yl]-4H-chromen-4-ones was accomplished, leading mainly to the corresponding β-(nitromethyl)chromones. (E)-5'-(Nitromethyl)-3'-styryl- [1,1'-biphenyl]-2-ol and 3'-aryl-2'-nitro-5'-(nitromethyl)spiro[chromane- 2,1'-cyclohexan]-4-one derivatives were also isolated as minor products, which result from the addition of a second molecule of nitromethane, in tandem processes. The nucleophile scope with malononitrile, acetylacetone, ethyl cyanoacetate and diethyl malonate gave the expected 1,6-addition products, being also possible to isolate in the latest case, a minor product formed via 1,8-/1,6-addition sequence. Computational calculations provided a rationale for the experimental reactivity of carbon nucleophiles with 2-[(1E,3E)-4-arylbuta-1,3-dien-1-yl]-4H-chromen-4-ones. Further functionalizations of some adducts allowed the preparation of new nitrogen-containing heterocyclic compounds, such as novel styrylpyrrolidines and new pyrazole and bis-pyrazole derivatives. Finally, the intramolecular DA reaction of (E)-2-(2-(prop-2-yn-1- yloxy)styryl)-4H-chromen-4-ones and 2-{(1E,3E)-4-[2-(prop-2-yn-1- yloxy)phenyl]buta-1,3-dien-1-yl}-4H-chromen-4-ones, under MW irradiation, gave the desired 6H,8H-chromeno[3,4-b]xanthen-8-ones and 2-(6H-benzo[c]chromen-8-yl)-4H-chromen-4-ones, respectively. All the synthesized compounds, intermediates and final products, were characterized by several analytical techniques, especially by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy studies, including 1H and 13C, two-dimensional homo and heteronuclear correlated spectroscopy and nuclear Overhauser effect (NOESY) experiments.