Studi sulla sintesi di composti eterociclici mediata da grafene ossido o luce blu

Abstract

Le α-ammino ammidine e le spiroindolenine sono composti molto studiati per le proprietà biologiche che possiedono. In precedenti lavori era stata sviluppata una procedura per la sintesi di α-ammino ammidine utilizzando una reazione multicomponente (MCR) Ugi-type mediata da ossido di grafene (GO) ma con la limitazione di poter ottenere solo prodotti con residui amminici identici. Lo scopo di questa tesi era quello di superare tale limite operando con due approcci: a) l’aggiunta sequenziale di ammine: ossia preformando una immina sulla quale fare avvenire la reazione multicomponente. b) L’utilizzo di immine cicliche preformate come substrato per la MCR. Durante questo lavoro l’approccio di tipo sequenziale è stato abbandonato data l’impossibilità di controllare la selettività della reazione. Anche l’utilizzo di GO è stato abbandonato in seguito a risultati deludenti. L’impiego di immine cicliche invece ha permesso di creare una piccola libreria di spiroindolenine grazie allo sviluppo di una procedura one-pot che consiste in quattro passaggi: 1) Una N-aril-tetraidroisochinolina (N-aril-THIQ) viene ossidata in situ al corrispondente imminio mediante una reazione fotochimica promossa da luce blu a 451 nm e BrCCl3. 2) L’imminio agisce da substrato per la conseguente MCR, dove un isonitrile ed una seconda anilina elettronricca contribuiscono a formare una α-ammino ammidina. 3) A questo punto una seconda ossidazione fotochimica del legame C-N della α-ammino ammidina restituisce una α-immino ammidina che, 4) per ciclizzazione via sostituzione elettrofila aromatica fa ottenere il prodotto finale la spiroindolenina. L’applicazione della procedura appena descritta a substrati differenti da N-aril-THIQ non ha permesso di ottenere il prodotto spirociclico desiderato, bensì ha portato alla formazione di sottoprodotti formammidinico, probabilmente derivanti dalla reazione tra una anilina e l’isonitrile.

α-amino amidines and spiroindolenines are compounds that have been extensively studied for their biological properties. In previous studies, a procedure for the synthesis of α-amino amidines was developed using a graphene oxide (GO)-mediated Ugi-type multicomponent reaction (MCR). This approach, however, was limited to producing only products with identical amine residues. The aim of this thesis was to overcome this limitation by employing two approaches: a) The sequential addition of amines: consisting in preforming an imine onto which the multicomponent reaction could occur. b) The use of preformed cyclic imines as substrates for the MCR. During this work, the sequential approach was abandoned due to the inability to control the reaction selectivity. The use of GO was also discarded following unsatisfactory results. Conversely, the use of cyclic imines enabled the creation of a small library of spiroindolenines, thanks to the development of a one-pot procedure consisting of four steps: 1) In situ photochemical oxidation of an N-aryl-tetrahydroisoquinoline (N-aryl-THIQ) to the corresponding iminium species using blue light (451 nm) and BrCCl₃. 2) Multicomponent reaction, where the iminium acts as a substrate, while an isocyanide and a second electron-rich aniline contribute to the formation of an α-amino amidine. 3) A second Photochemical oxidation of the C–N bond in the α-amino amidine, yielding an α-imino amidine. 4) Cyclization via electrophilic aromatic substitution, leading to the final product, spiroindolenine. Applying this procedure to substrates other than N-aryl-THIQ did not yield the desired spirocyclic product. Instead, it resulted in the formation of formamidine byproducts, likely arising from the reaction between an aniline and the isocyanide.