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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.46.1999.tde-25082014-145144
Documento
Autor
Nome completo
Adriana Karla Cardoso Amorim Reis
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1999
Orientador
Banca examinadora
Olivato, Paulo Roberto (Presidente)
Marzorati, Liliana
Moran, Paulo José Samenho
Título em português
Estudo das Interações Eletrônicas das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas e dos aspectos mecanísticos e sintéticos da obtenção dos dietoxifosforilésteres dos enóis das acetofenonas-para-substituídas
Palavras-chave em português
Análise Conformacional
Físico-química orgânica
Química orgânica
Resumo em português
A primeira parte deste trabalho relata o estudo conformacional e das interações eletrônicas das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), sendo Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN e NO2. Este estudo foi realizado através das espectroscopias no infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear de 13C e 31P, apoiados por cálculos ab-initio 6-31G**. A existência de uma única banda simétrica da carbonila, tanto na transição fundamental como no 1° harmônico, conjuntamente com a constatação da ocorrência de uma única conformação de baixa energia através dos cálculos ab-initio, sugerem fortemente a existência na série estudada de um único confôrmero gauche. Os deslocamentos de frequência da carbonila do confôrmero gauche da série (I) mostraram-se negativos e aumentam significativamente em valor absoluto indo-se em para de grupos doadores a aceptores de elétrons. Contrariamente, a frequência de estiramento do grupo fosforila vPO diminui progressivamente no mesmo sentido. Este comportamento foi atribuído à ocorrência simultânea no confôrmero gauche da série (I) tanto da interação eletrostática como da transferência de carga entre o oxigênio do grupo fosforila (carregado negativamente) e o carbono carbonílico (carregado positivamente). Os estudos de Ressonância Magnética Nuclear de 13C mostraram uma constância nos deslocamentos químicos do carbono carbonílico na série (I), bem como uma expressiva blindagem do carbono carbonílico desses compostos em relação às acetofenonas correspondentes de referência. Já os deslocamentos químicos de 31P mostraram-se praticamente constantes ao longo da série estudada. Os dados de Ressonância Magnética Nuclear de 13C foram interpretados como sendo devido à ação simultânea tanto do efeito I do grupo dietoxifosforila como da transferência de carga do oxigênio do grupo fosforila ao carbono carbonílico que se encontram na relação espacial γ gauche. Os espectros no ultravioleta dos compostos da série (I) apresentam uma quase invariabilidade da energia da transição no → π* CO em relação às acetofenonas de referência correspondentes, com exceção dos compostos contendo em para substituintes fortemente atraentes de elétrons, onde ocorre uma discreta hipsocromia da transição no → π* CO. Este comportamento foi interpretado como sendo decorrente tanto da interação hiperconjugativa entre os orbitais π* CO e σ* C-P como também da interação de transferência de carga nO(PO) → π* CO, que é mais pronunciada quando o grupo fenacila dos compostos (I) contém grupos fortemente atraente de elétrons na posição para. A segunda parte da presente Dissertação relata o estudo das reações das α-halogenoacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2Hal com trietilfosfito em benzeno anidro à temperatura de refluxo de benzeno. Nessas condições observou-se a formação das α-dietoxifosforilacetofenonas-para-substituídas Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I) e dos enolfosfatos correspondentes CH2=C[Φ-Y][P(O)(OEt)2] (II), havendo mudança na proporção dos isômeros obtidos à medida que se varia tanto o substituinte na posição para do anel benzênico como a natureza do halogênio na posição α. O substituintes doadores de elétrons levam a formação preferencial dos cetofosfonatos (reação de Michael-Arbuzov) enquanto que substituintes aceptores de elétrons levam a formação preferencial de enolfosfatos (produto da reação de Perkow). Estes dados sugerem que a adição nucleofílica à carbonila com a formação dos enolfosfatos depende da afinidade eletrônica do orbital π* CO que estabiliza em maior ou menor extensão o estado de transição (III) que é o provável passo determinante da reação de Perkow. Assim sendo, no caso do para-nitro derivado que contém o LUMO (principalmente π* CO) de mais baixa energia ocorre a formação preferencial de enolfosfato, enquanto que o para-metoxi derivado onde o LUMO é desestabilizado ocorre formação preferencial do cetofosfonato. As proporções isoméricas de cetofosfonato e enolfosfato obtidos encontram-se linearmente correlacionadas com o σP de Hammet. O presente estudo evidenciou o efeito da natureza do grupo de partida (halogênio α à carbonila) na formação de enolfosfatos e cetofosfonatos nas reações estudadas, i.e constatou-se que quanto melhor for o grupo de partida para um mesmo substituinte na posição i>para das α-haloacetofenonas, maior é a proporção de enolfosfato formado em detrimento do cetofosfonato. O conjunto de dados acima descritos está de pleno acordo com a proposta mecanística de que o estado de transição (III) é o passo determinante da formação dos enolfosfatos na reação de α-haloacetofenonas-para-substituídas com trietilfosfito e praticamente exclui a possibilidade de outras propostas mecanísticas descritas na literatura.
Título em inglês
Electronic interaction studies of α-diethoxyphosphoryl-para-substituted acetophenones and synthetic and mechanistic aspects of obtaining dietoxifosforilésteres of enols of acetofenonas- para-substituted
Palavras-chave em inglês
Conformational Analysis
organic chemistry
Organic physical-chemistry
Physical organic chemistry
Resumo em inglês
The first part of this work reports the conformational and electronic interaction studies of some α-diethoxyphosphoryl-para-substituted acetophenones Y-Φ-C(O)CH2P(O)(OEt)2 (I), where Y= MeO, Me, H, Cl, Br, CN and NO2. This study was performed by means of infrared, 13C and 31P Nuclear Magnetic Resonance spectroscopies supported by 6-31G** ab-initio computations. The single symmetrical IR carbonyl band observed both in the fundamental and in the first overtone regions along with the existence of a unique low energy conformation obtained by ab-initio calculations, strongly suggest that a single gauche conformer should be present in the whole series (I). The carbonyl frequency shifts for the gauche rotamers of the title compounds are negative and their absolute values increase progressively on going in para position from electron-donating to electron-accepting substituents. Contrarily, the phosphoryl stretching frequencies (vPO) decrease progressively in the same direction. These trends have been ascribed to the simultaneous occurrence of the attractive electrostatic and charge transfer interactions, which take place between the negatively charged phosphoryl oxygen and the positively charged carbonyl carbon atoms in the gauche rotamer of the title compounds. The 13C NMR data showed that the carbonyl carbono chemical shifts are practically constant along the whole series (I) and that these values are significantly upfield shifted with respect to those of the corresponding parent acetophenones. This behavior has been attributed to the simultaneous occurrence of the I effect of the α-diethoxyphosphoryl group along with the charge transfer which occur between the P=O and the C=O groups which are in the γ-gauche geometry. Furthemore, the 31P chemical shifts are almost constant along the series (I). The ultraviolet spectra of the α-diethoxyphosphorylacetophenones (I) present almost the same π* CO transition energies with respect to the same transition in the corresponding acetophenones, excepting the case of the title compounds which bear at the para position strong electron-attracting groups (nitro and cyano) for which a discrete hypsochromic effect of the π* CO transition has been observed. This behavior was ascribed on the grounds of the simultaneous occurrence of the hyperconjugative interaction (IIa) and their corresponding mono- (IIb) and di- (IIc) oxygenated derivatives Y-PhC(O)CH[SOnMe][P(O)(OEt2)] [II, n=0 (a), n=1 (b)] and n=2 (c)]; c) α-bromo, α- ethylsulfonyl-para-substituted acetophenones Y-PhC(O)[Br][SO2Et] III. This study was performed by means of Infrared, Nuclear Magnetic Resonance, Ultraviolet spectroscopies, ab initio computations and X-ray diffraction analysis. For the α-ethylsulfinylacetophenones (Ia) the cis conformer predominates over the gauche one while in the case of the α-ethylsulfonylacetophenones (Ib) the gauche conformer is the more stable relative to the quasi-cis one. The α-methylthio-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIa) present only a single stable conformer which bears the (SMe) group in a syn-clinal (gauche) geometry and the [P(O)(OEt2)] group in the quasi-periplanar (quasi-cis) geometry with respect to the carbonyl group. The α-methylsulfinyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIb) display two stable conformations corresponding each one to a different diastereomer. The most stable conformer CSSS presents the methylsulfinyl group [MeS(O)] in a quasi-periplanar (quasi-cis) geometry and the diethoxyphosphoryl group [P(O)(OEt2)] in a anti-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group. The second less stable conformer corresponds to the CRSS diastereomer and displays both the [MeS(O)] and the [P(O)(OEt2)] groups in a syn-clinal (gauche) geometry. The α-methylsulfonyl-α-diethoxyphosphoryl acetophenones (IIc) presents only a single stable conformer bearing both the [MeSO2] and [P(O)(OEt)2] groups in a sin-clinal geometry with respect to the carbonyl group. The α-bromo-α-ethylsulfonylacetophenones III present a single stable conformation bearing the the [SO2Et] group in a syn-periplanar (quasi-cis) geometry and the [Br] atom in a syn-clinal (gauche) geometry relative to the carbonyl group.
 
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Data de Publicação
2014-08-25
 
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