Síntese e estrutura de compostos poliaza heterocíclicos
Resumo
Neste trabalho é descrita a síntese de uma série de poliaza heterociclos e o
estudo mecanístico para a obtenção destes produtos. Além disso, é realizada sua
caracterização utilizando métodos espectroscópicos e o estudo estrutural por
difração de Raios-X e cálculos teóricos de orbitais moleculares. A síntese dos
compostos poliaza heterocíclicos teve inicio a partir de reações de ciclocondensação
entre uma β-enaminodicetona e 2-aminopiridina, 2-aminotiazol ou 2-aminobenzoimidazol para obter pirido[1,2-a]pirimidin-4-ona, tiazolo[3,2-a]pirimidin-5-
ona e 2-oxo-pirimido[1,2-a]benzoimidazol, respectivamente, com um substituinte α-
ceto éster, de maneira altamente regiosseletiva. A proposta mecanística elaborada
nesta etapa está embasada em cálculos teóricos semi-empíricos pelo método PM3.
A partir destes dados é possível afirmar que a reação é controlada por orbital
molecular de fronteira, conforme os valores de coeficiente de HOMO/LUMO obtidos
para os reagentes. Na etapa seguinte, os α-ceto ésteres, previamente obtidos, ao
reagirem com etilenodiamino e derivados levaram a formação de pirazinonas, bem
como, a reação com 1,2-fenilenodiamino e derivados levou a formação de
quinoxalinonas como produto. A reação dos mesmos α-ceto ésteres com amidinas
não levou a formação de imidazolonas como desejado, pois ocorreu apenas a
formação do produto de substituição no grupo éster. Os mecanismos de reação
propostos nestas etapas também estão embasados em cálculos teóricos, onde foi
possível inferir que a reação foi termodinamicamente controlada, já que, a
reatividade dos sítios foi menos importante que a estabilidade dos intermediários. Os compostos foram caracterizados utilizando ressonância magnética nuclear em
experimentos de 1D como 1H e 13C, e 2D como COSY, HETCOR e HMBC, além de
espectrometria de massas.
O estudo estrutural molecular por difração de Raios-x (referente aos
compostos que puderam ser medidos) revelou que os poliaza heterociclos pirido[1,2-
a]pirimidin-4-ona, tiazolo[3,2-a]pirimidin-5-ona e 2-oxo-pirimido[1,2-a]benzoimidazol
são essencialmente planos. Um padrão observado nestes compostos é que todos
apresentam, pelo menos, uma interação intramolecular entre um átomo de oxigênio
carbonílico e um carbono carbonílico via π-hole, formando um pseudo-anel de cinco
membros, que estabiliza a posição de uma carbonila. O estudo estrutural
supramolecular revelou que todos os compostos apresentam um amplo número de
ligações de hidrogênio fracas do tipo C-H· · ·X (quando, X = O, N) e os compostos
que apresentaram um grupo N-H em sua estrutura ou água na unidade assimétrica
formam, adicionalmente, ligações de hidrogênio fortes do tipo X-H···X (quando, X =
O, N). Como as estruturas estudadas apresentam heterociclos aromáticos, todos os
compostos mostraram interações envolvendo seus sistemas π em interações do tipo
π· · ·π e/ou lone-pair· · ·π em seus empacotamentos cristalinos. Apenas uma interação
intermolecular via σ-hole (C=O· · ·S) e uma via π-hole (C=O· · ·C=O) foram
encontradas.