comision de investigaciones
científicas de la provincia de
buenos aires
INFORME CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO[1]
PERIODO: .2001 -
2002.................
Legajo Nº:
..110........................
1.
APELLIDO:..CHOPA..................................................................................................................
NOMBRES:...Alicia
Beatriz...............................................................................
2.
TEMA
DE INVESTIGACION
.”Estudio de las
propiedades químicas de compuestos orgánicos de estaño (IV). Mecanismo de
reacciones”........................................................
3.
DATOS
RELATIVOS A INGRESO Y PROMOCIONES EN LA CARRERA
INGRESO: Categoría:
.Asistente...... Mes: .septiembre......... Año: 1977..............
ACTUAL: Categoría:
..Independiente.............. desde el mes: julio......Año: 1999...............
4.
INSTITUCION
DONDE DESARROLLA LA TAREA
Nombre: .Universidad
Nacional del Sur..............................................
Dependencia:
.Departamento de
Química.............................................................................
Dirección. Calle: Avda.
Alem.......................................
Nº.1253.............................
Ciudad: Bahía
Blanca............Pcia: Buenos Aires.....Tel:.0291 4595187
Dirección
electrónica:.abchopa@uns.edu.ar..................................................................
Cargo que
ocupa:.Profesor Titular, dedicación
exclusiva.....................................................
5.
DIRECTOR
DE TRABAJOS. (En el caso que corresponda)
Apellido y Nombres:
.....................................................................................................................
Dirección. Calle
............................................................................................................................
Ciudad:
................................................................... Pcia:
............................. Tel: .......................
Dirección electrónica:
...................................................................................................................
....................................................... ..................................................
Firma del Director (si corresponde)
Firma del Investigador
Fecha.....28.../..05../..2003...
6. EXPOSICION
SINTETICA DE LA LABOR DESARROLLADA EN EL PERIODO.
Los estudios relacionados con la
síntesis de β-estannil ésteres y su reactividad frente a diversas bases
fueron desarrollados en el año 2001. Se llevó a cabo en un principio, el
estudio de la reactividad de los ésteres β-estannilados frente a bases.
Los resultados obtenidos no fueron alentadores ya que no se pudieron encontrar
condiciones de reacción que inhibieran la hidrólisis de los ésteres. En realidad
nuestro objetivo principal al estudiar estas reacciones era llevar a cabo un
estudio con ésteres conteniendo inductores quirales de manera de determinar la
posibilidad de aplicación de las mismas a la síntesis asimétrica de moléculas
orgánicas. Por los resultados obtenidos consideramos que no era conveniente
continuar con esta línea de investigación.
Actualmente,
la línea de investigación que estamos desarrollando está relacionada con la
búsqueda de nuevos caminos para la síntesis de aril- y vinilestannanos. Estos
derivados organoestánnicos tienen amplia aplicación como intermediarios en
síntesis orgánica: i. dan lugar a reacciones con electrofilos permitiendo, a
través de síntesis sencillas, la introducción de grupos en posiciones
inaccesibles a través de reacciones comunes; ii. son útiles para la generación
de uniones carbono sp2 - carbono (sp3, sp2,
sp) via catálisis con Pd; iii. son intermediarios fundamentales para la
síntesis de radiofármacos.
Los
estudios en desarrollo en nuestro grupo están orientados a encontrar las
condiciones óptimas de reacción que conduzcan a la síntesis de aril- y
vinilestannanos a partir de grupos funcionales comunes. Así, los arilestannanos
han sido sintetizados a partir de fenoles y anilinas, a través de dos pasos sencillos
de reacción: generación de aril dietil fosfatos y de sales de aril trimetil
amonio, respectivamente, y su reacción con aniones de estaño.
Por
otra parte, los vinilestannanos también han sido sintetizados via dos
pasos de reacción sencillos. Como sustrato de partida hemos utilizado cetonas,
las cuales fueron transformadas en sus respectivos enol fosfatos los que por
reacción con aniones de estaño conducen a los vinilestannanos esperados.
Los
estudios desarrollados hasta el presente han sido llevados a cabo en amoníaco
líquido como solvente. Todas las reacciones han tenido lugar a través de un
mecanismo de Sustitución Nucleofílica Radicalaria (SRN1).
Los
resultados obtenidos nos indican que es de real importancia la profundización
en el estudio de estas reacciones. Los trabajos están dirigidos a determinar el
alcance de estos caminos de síntesis: influencia de grupos funcionales, de la
conjugación, de la naturaleza del anillo aromático, del solvente, etc.
Las
investigaciones en desarrollo tienen importancia tanto desde un punto de vista
sintético como desde un punto de vista mecanístico. Cabe indicar que, por
ejemplo, son muy pocos los antecedentes existentes en bibliografía sobre
reacciones de sustitución vinílica via transferencia electrónica. Sólo
existen algunos antecedentes, muy específicos, relacionados con la reacción
entre carbaniones y haluros de vinilo. Nuestros resultados hacen un aporte al
conocimiento mecanístico avalando propuestas realizadas por el grupo de Galli.
Teniendo
en cuenta que diversos grupos funcionales (Cl, OH, NH2) pueden ser
sustituídos por aniones de estaño, via SRN1, consideramos de
interés determinar si es posible aplicar estas reacciones en la síntesis de
moléculas más complejas. Algunos
resultados obtenidos hasta el presente en nuestro grupo nos han permitido
construir moléculas poliarílicas, paso a paso, via arilestannanos, por
sustitución selectiva de distintos grupos salientes. Estamos abocados a
estudiar los alcances de estas reacciones. Secuencias similares podrían ser
aplicadas en la construcción de estructuras básicas ("building
blocks") funcionalizadas, adecuadas para ser usadas en la construcción de
módulos orgánicos dirigidos a su aplicación en química supramolecular.
7. TRABAJOS DE INVESTIGACION REALIZADOS
O PUBLICADOS EN ESTE PERIODO.
7.1 PUBLICACIONES. . A
continuación de cada cita bibliográfica, transcribir el resumen (abstract) tal
como aparece en el trebajo. La copia en papel de cada publicación, se
presentará por separado. A cada trabajo se le asignará un número.
He dirigido los trabajos que dieron
lugar a las siguientes publicaciones.
7.1.1
Alicia B. Chopa* y Ana P. Murray, Organometallics, 20, 1476-1478
(2001)
The reaction of
3-stannyl-1,2,3-triphenyl- and 3-stannyl-1,3-diphenyl-2-methylpropanones with
sodium t-butoxide in either t-BuOH or dimethylsulfoxide (DMSO) as
solvents leads to elimination and/or substitution products. The composition of
the product mixtures depends essentially on the nature of the ligands attached
to the tin atom, on the solvent and also on the nature of the substituent on
C-2. Thus, b-(triphenyl)-,
b-(bromodiphenyl)-
and b-(trichlorostannyl)ketones
undergo an exclusive elimination reaction leading to an unsaturated ketone in
good to high yields (72% to 96%) both in t-BuOH and in DMSO. In the
latter the reactions lead to higher yields in shorter times. On the other hand,
b-(trimethylstannyl)ketones
lead to mixtures of olefins and substitution products in t-BuOH and
exclusively to substitution products in DMSO (96% to 98%). Stereochemical
results suggest that the elimination reactions proceed through an (E1cB)R
mechanism.
7.1.2
A.B.Chopa*, M.T.Lockhart y G.Silbestri, Organometallics, 20,
3358-3360 (2001)
Arylamines
are converted into aryltrimethyl ammonium salts which on reaction with sodium
trimethylstannide (1) in liquid ammonia afford aryltrimethylstannanes by
the SRN1 mechanism. With (4-methoxyphenyl)-(2),
(1-naphthyl)-(4), phenyl- (6), (4-acetylphenyl)-(8) and
(4-cyanophenyl) trimethyl ammonium salts (10) the substitution products
are obtained in good to excellent yields (45 to 100%). Also, the
photostimulated reaction of (2-pyridyl) trimethyl ammonium iodide (12)
with 1 leads to the substitution product 13 (50%). With
(4-chlorophenyl) trimethyl ammonium iodide (14) the disubstitution
product 19 is obtained in 76%. On the other hand, the results obtained
in the reaction of (4-bromophenyl) trimethyl ammonium iodide (15) with 1
clearly indicate a fast HME reaction in the dark. The ET process (SRN1)
competes, although inefficiently, under irradiation
7.1.3
A.B.Chopa*, M.T.Lockhart y V.B.Dorn, Organometallics, 21,
1425-1429 (2002)
Phenols are converted into
aryl diethyl phosphate esters (ArDEP) which on reaction with sodium
trimethylstannide (1) or sodium triphenylstannide (2) in liquid
ammonia afford arylstannanes by the SRN1 mechanism. Thus, the
photostimulated reaction of phenylDEP (3), (4-methoxyphenyl)DEP (4),
(4-biphenyl)DEP (5), (1-naphthyl)DEP (6), (2-naphthyl)DEP (7)
and 2-(34), 3-(32) and (4-pyridyl)DEP (35) with 1
leads to monostannylated product in fair to excellent yields (20-98 %). Also,
substrates containing two or three leaving groups react with 1 under
irradiation affording the corresponding di- or tristannylated aryl compounds.
With tetraethyl m-phenylene bisphosphate (15), tetraethyl p-phenylene
bisphosphate (21), (4-chlorophenyl)DEP (22) and
1,3,5-tris(diethylphospho)benzene (30), the di- or trisubstitution
products 1,3-bis(trimethylstannyl)benzene (19) (79%),
1,4-bis(trimethylstannyl)benzene (23) (95 and 97%) and 1,3,5-tris(trimethylstannyl)benzene
(31) (57%) are obtained respectively. Also, the reaction of 6 and
7 with 2 leads to substitution products in quantitative yields
and the reaction of 21, 22 and (4-bromophenyl)DEP (24)
with 2 affords 1,4-bis(triphenylstannyl)benzene (38) in high
yields (70-100 %). On the other hand, the results obtained in the
photostimulated reaction of 24 and (4-iodophenyl)DEP (25) with 1,
as well as in the reaction of 25 with 2, clearly indicate a fast
HME reaction.
7.1.4 Alicia B. Chopa*, María T. Lockhart y
Gustavo F. Silbestri, Organometallics, 21, 5874-5878 (2002).
1,2-Bis(trimethylstannyl)
benzene (1) as well as 2,2´-bis(trimethylstannyl)-1,1´-binaphthyl (2),
useful as intermediates in the preparation of bidentate Lewis acids, have been
synthesized from simple phenols through a two step sequence. Thus,
2-chlorophenol, 1,2-dihydroxybenzene and binaphthol were converted into the
corresponding aryl diethyl phosphate esters 4, 5 and 6,
which on reaction with sodium trimethylstannide (3) in liquid ammonia,
under irradiation, afforded 1 and 2, respectively, in good yields
(66 - 82 %). The results obtained clearly indicate that the reactions proceed
through an SRN1 mechanism and involve the intermediacy of a
monosubstitution product.
11. DIRECCION DE BECARIOS Y/O INVESTIGADORES.
¨
Qca.
Viviana Dorn, Beca de Iniciación a la Investigación para Alumnos Avanzados de
la UNS, Tema: “Síntesis de vinilestannanos a través de mecanismos de
Sustitución Nucleofílica”, abril 2000 - abril 2001
¨
Lic.
Gustavo Silbestri, Beca de Estudio de la CIC. Tema: ““Síntesis de ésteres b-triorganoestannilados.
Estudio de su reactividad frente a diversas bases”, Julio 2000 – Junio 2001,
renovada a partir de Julio 2001. Renuncia presentada en abril de 2002.
¨
Lic.
Gustavo Silbestri, Beca de formación de posgrado, CONICET. Tema: “Fenoles y
anilinas como moléculas de partida para la construcción, paso a paso, de
moléculas complejas polifuncionalizadas via arilestannanos”, Abril 2002
- Marzo 2004.
¨
Lic.
Viviana Dorn, Beca de formación de posgrado, CONICET. Tema: “Síntesis de
vinilestannanos a partir de compuestos carbonílicos via SRN1”,
Abril 2002 - Marzo 2004
¨
Dra.
María Teresa Lockhart. Defendió su Tesis de Doctor en Marzo de 2002. Continúa
trabajando en el grupo de investigación como Director Asistente de las Tesis
del Lic. Silbestri y la Lic. Dorn.
¨
Dra.
Mercedes Badajoz. Se incorporó al grupo de trabajo en marzo de 2000. Está
desarrollando investigaciones relacionadas con las reacciones de vinil
fosfatos.
12. DIRECCION DE TESIS.
Tesis finalizadas
- María
Teresa Lockhart
“Estudio de la reactividad de
estannilanionoides frente a diversos sustratos orgánicos”
Tesis Doctor en Química, 8 de marzo
de 2002
Calificación: Sobresaliente
Tesis en ejecución
- Gustavo
Fabián Silbestri, Tesis para optar al título de Doctor en Química:
"Síntesis de arilestannanos. Su aplicación a la síntesis de moléculas
orgánicas polifuncionalizadas", iniciada en 2001.
- Viviana
Beatriz Dorn, Tesis para optar al título de Doctor en Química: “Síntesis
de vinilestannanos via SRN1”, iniciada en 2002.
Tesinas
·
Alumna: Viviana Dorn
Tema: "Síntesis de vinilestannanos a través
de mecanismos de Sustitución Nucleofílica”, 2001
13. PARTICIPACION EN REUNIONES CIENTIFICAS.
SINAQO XIII, Los Cocos, Córdoba,
Noviembre 2001.
1. "Síntesis de vinilestannanos
a partir de cetonas", Dorn, V.B. y Chopa*, A.B.
2. "Síntesis de arilestannanos
a partir de fenoles", Lockhart, M.T., Dorn, V.B. y Chopa*, A.B.
3. "Una propuesta para la
síntesis de sistemas arílicos a partir de fenoles y anilinas via
arilestannanos", Lockhart, M.T. y Chopa*, A.B.
4. "Influencia del grupo
funcional en la reacción de organoestannanos b-funcionalizados con tert-BuONa",
Silbestri, G., Murray, A., Badajoz, M. y Chopa*, A.
Xth
International conference Coordination and Organometallic Chemistry of
Germanium, Tin and Lead. 8 al 12 de Julio de 2001. Bordeaux, Francia.
5.
“Synthesis of Arylstannanes from Phenols and Arylamines. Synthetic
applications”, Alicia
B. Chopa*, María T. Lockhart y Gustavo Silbestri.
15. SUBSIDIOS RECIBIDOS EN EL PERIODO.
Este
proyecto de investigación forma parte del Programa de Investigaciones del
Instituto de Investigaciones de Química Orgánica de la Universidad Nacional del
Sur. En este programa participan cuatro líneas de investigación con un total de
veintitrés integrantes. Ha sido subsidiado por la UNS. Asimismo, el grupo de
Química Organometálica (diez integrantes) ha recibido un subsidio de la
Fundación Antorchas.
Los montos que se indican a continuación son globales.
UNS $13.400
(2001-2002)
ANTORCHAS $13.000
(Noviembre 2002)
17. ACTUACION EN ORGANISMOS DE PLANEAMIENTO, PROMOCION
O EJECUCION CIENTIFICA Y TECNOLÓGICA.
Las actividades que a continuación se indican me han
demandado, aproximadamente un 10% de mi tiempo. El porcentaje indicado es
global.
·
Integrante de la
Comisión Ad-Hoc de Química para la consideración de Ingresos a la Carrera del
Investigador Científico y Tecnológico (CONICET). 2001
·
Integrante del Consejo
Asesor de Investigación de la Secretaría General de Ciencia y Tecnología
(CAICYT) de la UNS, como representante del Departamento de Química. 2002 -
2004.
·
Miembro de la Comisión
Homogeneizadora que evaluó la Producción
Científico-Tecnológica 2001de los distintos Departamentos Académicos de la UNS.
2002
·
Miembro de la Comisión
del Area Temática “Ciencia Exactas” para la evaluación de Informes de Becas
otorgadas por la UNS. 2002
18. TAREAS DOCENTES DESARROLLADAS EN EL PERIODO
Cursos de pregrado
A cargo de las asignaturas:
·
“Química Orgánica
Avanzada”, para la carrera de Farmacia. Segundo cuatrimestre 2001 y 2002, UNS.
·
“Química Orgánica
Analítica”, para la carrera de Licenciatura en Química. Segundo cuatrimestre
2001 y 2002, UNS.
La labor docente me
ha demandado aproximadamente el 20% de mi tiempo.
19. OTROS ELEMENTOS DE JUICIO NO CONTEMPLADOS EN LOS
TITULOS ANTERIORES.
Actividades de Responsabilidad
Institucional
1997
– 2001 Miembro Titular del Consejo
Departamental del Departamento de Química e Ing.Química, UNS.
1998
- actual Coordinador responsable del
Laboratorio de Instrumental de Uso Común (LIUC) dependiente de los
Departamentos de Química y de Ingeniería Química., UNS
1998
– 2001 Vicedirectora del Departamento
de Química e Ing.Química.
1999
- 2001 Coordinadora de la Comisión
de Graduados del Departamento de Química e Ing. Química de la UNS.
2001
- 2005 Vicedirectora del Instituto
de Investigaciones en Química Orgánica, (INIQO). UNS.
2001
– 2003 Vicedirectora del Departamento
de Química, UNS
2001
- 2003 Coordinadora de la Comisión
de Estudios de Posgrado del Departamento de Química de la UNS.
Jurado de Tesis
2001 Jurado de la Tesis de Doctor en
Química de la Mag. María B. Faraoni, UNS
2002 Jurado de la Tesis de Magister
en Química de la Lic. Claudia Domini, UNS
Evaluador
2000 - 2002 Evaluador de proyectos de la Universidad
Nacional de La Patagonia
2001 - actual
Evaluador de Informes de Carrera del Investigador y Solicitudes de Promoción.
CONICET
1999 - actual Miembro del Comité Científico Evaluador en
los Simposios (SINAQO) organizados por la SAIQO.
Otras Actividades
1997 – 2003 Miembro de la Comisión Directiva (Vocal
Titular) de la SAIQO.
20 TITULO Y PLAN
DE TRABAJO A REALIZAR EN EL PROXIMO PERIODO.
Título:
“Síntesis de compuestos organometálicos via mecanismos de sustitución
nucleofílica. Aplicaciones en síntesis orgánica y organometálica”
1. Aniones de estaño. Reactividad frente a arenos.
Se continuará con el estudio de las reacciones de aril
dietil fosfatos y sales de aril trimetil amonio con aniones de estaño en
amoníaco líquido con el objeto de determinar el alcance de este método de
síntesis, fundamentalmente relacionado con la influencia ejercida por diversos
grupos funcionales unidos al anillo aromático. Asimismo se determinará el grado
de poliestannilación que se puede lograr en un anillo aromático así como el
alcance de estas reacciones para la síntesis de heterociclos
organoestannilados. En los Esquemas 1 y 2 se indican algunos sustratos tipo.
Esquema 1
Esquema 2
Uno de los principales inconvenientes de trabajar en
amoníaco líquido es la baja temperatura de reacción que tiene influencia en el
rango de solubilidad de los sustratos de partida. La posibilidad de reemplazar
el amoníaco líquido como solvente en la reacción de aril dietil fosfatos y
sales de aril trimetil amonio con trimetilestaño sodio ampliaría el uso de
estas reacciones en síntesis orgánica. Con ese objetivo y teniendo en cuenta
nuestra experiencia y antecedentes bibliográficos1,2, se llevarán a
cabo estudios similares a los desarrollados hasta el presente en solventes
tales como dimetilsulfóxido (DMSO), acetonitrilo (ACN) y dimetoxietano (DME).
2. Construcción de moléculas orgánicas via arilestannanos
Algunos resultados obtenidos hasta el presente en
nuestro grupo3 han demostrado que es posible construir moléculas
orgánicas, paso a paso, via arilestannanos sintetizados a partir de
sustratos arílicos conteniendo distintos grupos salientes (Esquema 3).
Esquema 3
En base a estos resultados continuaremos con estos
estudios con el fin de determinar el alcance de estas reacciones en la
aplicación de secuencias similares para la construcción de estructuras básicas
funcionalizadas, adecuadas para ser usadas en la construcción de módulos
orgánicos dirigidos a su aplicación en química supramolecular. Estas
estructuras básicas contendrían no sólo los grupos funcionales requeridos para
el crecimiento repetitivo sino también diversas funciones en posiciones
adecuadas para, por ejemplo, facilitar la solubilidad durante la construcción
de macrociclos mediante la modificación periférica de las funciones una vez
sintetizados.
3. Aniones de estaño.
Reacción frente a vinil dietil fosfatos.
Los resultados obtenidos hasta el presente en la
reacción de vinil dietil fosfatos con aniones de trimetil- y trifenil estaño
son muy alentadores. Se ha logrado, via un mecanismo SRN1, la
síntesis de vinil estannanos a partir de cetonas a través de los enol fosfatos
correspondientes (Esquema 4).
Esquema
4
Se continuará con estos estudios con el fin de
establecer el alcance de estas reacciones. En el esquema 5 se indican algunas
moléculas tipo a ser usadas como sustrato de partida.
Estas reacciones se estudiarán no sólo en amoníaco
líquido sino en solventes tales como DMSO, ACN, DME, con el objetivo de
determinar la posibilidad de ampliar su aplicación fundamentalmente en la
síntesis de moléculas de mayor tamaño.
Esquema
5
4. Reacción de aril
dietil fosfatos y sales de aril trimetil amonio con aniones de fósforo
Las triaril fosfinas son un grupo muy importante de
compuestos utilizados como intermediarios en síntesis orgánica o como ligandos
en reacciones catalizadas por metales de transición.4 Existen
antecedentes bibliográficos sobre la síntesis de estos compuestos por reacción
entre aniones de fósforo (Ph2P-) y haluros de arilo a
través de un mecanismo SRN1.2a
En base a ello y teniendo en cuenta la experiencia que
hemos adquirido en reacciones de este tipo, es que consideramos de interés
iniciar el estudio de las reacciones de aril dietil fosfatos y sales de aril
trimetil amonio con aniones de fósforo en distintos solventes. Encontrar las
condiciones óptimas de sustitución implicaría un nuevo camino de síntesis de
aril fosfinas a partir de moléculas sencillas como fenoles y anilinas.
5. Reacción de aril
dietil fosfatos, sales de aril trimetil amonio y vinil dietil fosfatos con
aniones de silicio.
Los
aril- y vinil silanos son muy utilizados como intermediarios en síntesis
orgánica. La unión carbono(sp2) - silicio es altamente reactiva
frente al ataque de electrofílos y además es utilizada en reacciones de
acoplamiento cruzado.5
La reacción entre aniones de silicio y haluros de arilo
es aplicada en la generación de la unión arilo-silicio. Aunque no hay estudios
mecanísticos profundos relacionados con la misma algunos indicios permitirían
deducir que la reacción se inicia con una transferencia electrónica.4
Es nuestro propósito estudiar la reacción entre los
sustratos que se indican en el título con aniones de silicio en distintos
solventes, en condiciones de fotoestimulación. Encontrar las condiciones
óptimas de sustitución implicaría un nuevo camino de síntesis de aril- y vinil
silanos a partir de moléculas sencillas como fenoles, anilinas y cetonas.
Todas las reacciones se llevan a cabo en atmósfera
inerte. Se analizan las mezclas de productos por CGL. Los productos son
purificados por técnicas comunes de laboratorio e identificados por RMN, IR,
EM. Con el fin de determinar el mecanismo de sustitución involucrado las
reacciones con aniones se llevan a cabo bajo condiciones de fotoestimulación y
en oscuridad, en presencia y ausencia de inhibidores de radicales y radicales
aniones.
Bibliografía
1.
M.T. Lockhart, A.B. Chopa, R.A. Rossi,. J.Organometal.Chem. 1999, 582, 229.
2. a)
R.A. Rossi y R.H. de Rossi, “Aromatic Substitution by the SRN1 Mechanism”, ACS
Monograph 178, Washington DC (1983); b) W.R. Bowman, Chem.Soc.Rev., 1988, 17,
283; c) R.A. Rossi, A.B. Pierini y A.N Santiago, “Aromatic Substitution by the
SRN1 Reaction”, Org. Reactions, 54 (1999).
3. M.T. Lockhart y A.B. Chopa., XIII SINAQO, Córdoba,
Noviembre 2001.
4. V.
Farina; V. Krishnamurthy; W.J. Scott, “The Stille Reaction”, in
Organic Reactions, Vol.50, Paquette, L.A. Ed.; John Wiley & Sons: New
York, 1997
5. a)
W.P. Weber, “Silicon reagents for organic synthesis”, Springer-Verlag, New York
(1983); b) S.E. Denmark y R.F. Sweis, Acc.Chem.Res., 2002, 35,
835