Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade

Aminopyridines belong to an important class of compounds in organic chemistry, due to their applications in the construction of drugs particularly related to neurological diseases. In 2010 an alternative, general, easy and one-pot method was presented for the synthesis of 2-aminopyridines from py...

ver descrição completa

Na minha lista:
Detalhes bibliográficos
Autor principal: Faria, Paulo Vitor Matias
Outros Autores: Souza, Miguel Ângelo Fonseca de
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Química Física
DFT
Modelo
Síntese
Efeito
Contra íon
2-aminopiridinas
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47096
Tags: Adicionar Tag
Sem tags, seja o primeiro a adicionar uma tag!
id ri-123456789-47096
record_format dspace
institution Repositório Institucional
collection RI - UFRN
language pt_BR
topic Química Física
DFT
Modelo
Síntese
Efeito
Contra íon
2-aminopiridinas
spellingShingle Química Física
DFT
Modelo
Síntese
Efeito
Contra íon
2-aminopiridinas
Faria, Paulo Vitor Matias
Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
description Aminopyridines belong to an important class of compounds in organic chemistry, due to their applications in the construction of drugs particularly related to neurological diseases. In 2010 an alternative, general, easy and one-pot method was presented for the synthesis of 2-aminopyridines from pyridine-N-oxides activated with phosphonium salts. This alternative method showed high efficiency and selectivity when compared to the conventional preparation method. In this work, the mechanism of this synthesis was elucidated through quantum calculations of electronic structure, using the density functional theory and the continuous solvation model. We are proposing that the mechanism of this reaction be described in four steps and that the regioselectivity be kinetically controlled, but not thermodynamically. First, the pyridine-N-oxide is added to the phosphonium salt from a nucleophilic displacement, forming a first reaction intermediate (a phosphonium complex with a double positive charge). Second, this first intermediate undergoes an amine attack, which can occur either at position 2 or at position 4 of the activated pyridine-N-oxide. Finally, two subsequent proton abstractions must produce 2- and/or 4-aminopyridines. Our computational results suggest that counterions, which are derived from the phosphonium salt, play a key role in the regioselectivity of these reactions. We found that 4-aminopyridine formation is slightly favorable when the reaction path is modeled without the presence of counterions. However, when counterions were considered in the reaction mechanism, we observed that the pathway related to the attack at position 2 of pyridine-Noxide becomes preferential, presenting more accessible reaction barriers and exergonic reaction intermediates. The regiochemical preference for the addition of the 2-position can be attributed to a charge association that occurs between the reactional intermediate of the phosphonium complex and the counterions. Furthermore, we verified a critical dependence of the evolution of this reaction with some characteristics of the phosphonic additive. In this case, the phosphonium salt must have a good leaving group for the pyridine-N-oxide activation step to occur easily.
author2 Souza, Miguel Ângelo Fonseca de
author_facet Souza, Miguel Ângelo Fonseca de
Faria, Paulo Vitor Matias
format masterThesis
author Faria, Paulo Vitor Matias
author_sort Faria, Paulo Vitor Matias
title Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
title_short Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
title_full Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
title_fullStr Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
title_full_unstemmed Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
title_sort modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade
publisher Universidade Federal do Rio Grande do Norte
publishDate 2022
url https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47096
work_keys_str_mv AT fariapaulovitormatias modelagemcomputacionaldareacaodapirrolidinacompiridinanoxidoativadaporsaldefosfoniocontroleeletrostaticodaregiosseletividade
_version_ 1773965145793363968
spelling ri-123456789-470962022-05-04T22:43:16Z Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade Faria, Paulo Vitor Matias Souza, Miguel Ângelo Fonseca de http://lattes.cnpq.br/9231912509197062 https://orcid.org/0000-0003-4680-4445 http://lattes.cnpq.br/3530941218204965 Menezes, Fabricio Gava https://orcid.org/0000-0003-2153-1647 http://lattes.cnpq.br/2848745987784319 Monte, Elizete Ventura do Química Física DFT Modelo Síntese Efeito Contra íon 2-aminopiridinas Aminopyridines belong to an important class of compounds in organic chemistry, due to their applications in the construction of drugs particularly related to neurological diseases. In 2010 an alternative, general, easy and one-pot method was presented for the synthesis of 2-aminopyridines from pyridine-N-oxides activated with phosphonium salts. This alternative method showed high efficiency and selectivity when compared to the conventional preparation method. In this work, the mechanism of this synthesis was elucidated through quantum calculations of electronic structure, using the density functional theory and the continuous solvation model. We are proposing that the mechanism of this reaction be described in four steps and that the regioselectivity be kinetically controlled, but not thermodynamically. First, the pyridine-N-oxide is added to the phosphonium salt from a nucleophilic displacement, forming a first reaction intermediate (a phosphonium complex with a double positive charge). Second, this first intermediate undergoes an amine attack, which can occur either at position 2 or at position 4 of the activated pyridine-N-oxide. Finally, two subsequent proton abstractions must produce 2- and/or 4-aminopyridines. Our computational results suggest that counterions, which are derived from the phosphonium salt, play a key role in the regioselectivity of these reactions. We found that 4-aminopyridine formation is slightly favorable when the reaction path is modeled without the presence of counterions. However, when counterions were considered in the reaction mechanism, we observed that the pathway related to the attack at position 2 of pyridine-Noxide becomes preferential, presenting more accessible reaction barriers and exergonic reaction intermediates. The regiochemical preference for the addition of the 2-position can be attributed to a charge association that occurs between the reactional intermediate of the phosphonium complex and the counterions. Furthermore, we verified a critical dependence of the evolution of this reaction with some characteristics of the phosphonic additive. In this case, the phosphonium salt must have a good leaving group for the pyridine-N-oxide activation step to occur easily. As aminopiridinas pertencem a uma classe importante de compostos na química orgânica, principalmente por ser uma molécula base para a construção de fármacos particularmente relacionados com doenças neurológicas. Em 2010 um método alternativo, geral, fácil e do tipo onepot foi apresentado para a síntese de 2-aminopiridinas a partir de piridinas-N-óxido ativados com sais de fosfônio. Este método alternativo apresentou eficiência e seletividade altas quando comparado ao modo de preparo convencional. Nesta dissertação, o mecanismo desta síntese foi elucidado por meio de cálculos quânticos de estrutura eletrônica, usando a teoria do funcional da densidade e o modelo de solvatação contínua. Nós estamos propondo que o mecanismo desta reação seja descrito em quatro etapas e que a regiosseletividade seja cineticamente controlada, mas não termodinamicamente. Primeiramente, a piridina-N-óxido adiciona-se ao sal de fosfônio a partir de um deslocamento nucleofílico, formando um primeiro intermediário reacional (um complexo de fosfônio com dupla carga positiva). No segundo passo, este primeiro intermediário sofre um ataque de amina, que pode ocorrer tanto na posição 2 quanto na posição 4 da piridina-N-óxido ativada. Finalmente, duas abstrações de próton subsequentes devem produzir 2- e/ou 4-aminopiridinas. Nossos resultados computacionais sugerem que os contra-íons, que são derivados do sal de fosfônio, desempenham um papel chave na regiosseletividade destas reações. Nós verificamos que a formação de 4-aminopiridina é ligeiramente favorável quando o caminho da reação é modelado sem a presença de contra-íons. No entanto, quando os contra-íons foram considerados no mecanismo de reação, nós observamos que o caminho relacionado ao ataque na posição 2 da piridina-N-óxido passa a ser preferencial, apresentando barreiras reacionais mais acessíveis e intermediários reacionais exergônicos. A preferência regioquímica pela adição da posição 2 pode ser atribuída a uma associação de carga que ocorre entre o intermediário reacional do complexo de fosfônio e os contra-ions. Além disso, nós verificamos uma dependência crítica da evolução desta reação com algumas características do aditivo fosfônico. Neste caso, o sal de fosfônio deve apresentar um bom grupo de saída para que a etapa de ativação da piridina-N-óxido ocorra com facilidade. 2022-05-04T22:42:43Z 2022-05-04T22:42:43Z 2021-12-29 masterThesis FARIA, Paulo Vitor Matias. Modelagem computacional da reação da pirrolidina com piridina-n-óxido ativada por sal de fosfônio: controle eletrostático da regiosseletividade. 2021. 66f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47096 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

Registros relacionados