Aplicações de estratégias fotoquímicas para a síntese de moléculas com potencial atividade biológica: funcionalização de nitronas e β-glicosil β-lactamas

dc.contributor.advisor1Paixão, Márcio Weber
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3773908504964104por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0421-2831por
dc.contributor.authorTordato, Éverton Alves
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2626098649881797por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-6214-8882por
dc.date.accessioned2024-11-05T12:02:23Z
dc.date.available2024-11-05T12:02:23Z
dc.date.issued2024-09-20
dc.description.abstractNitrones and β-lactams are important classes of compounds due to their great relevance to the synthetic and medicinal organic chemistry community. Nitrones are 1,3-dipoles widely used in cycloaddition reactions for the synthesis of natural products (including β-lactams) and heterocycles, as well as electrophilic partners in addition reactions. β-lactams, in addition to their recognized antibacterial activity, also have other biological activities, and can be used as advanced synthons in the production of other valuable compounds such as β amino acids and peptides. In recent years, our research group has been working, among other topics, with the functionalization of compounds via photochemical route, from the addition of carbamoyl or alkyl radicals. In this sense, we envision the possibility of exploring the addition of radicals to nitrones and using them as starting materials for the preparation of electrophilic β-lactams to be subjected to photochemical functionalization. In the first work, a large structural diversity of nitrones were functionalized from the addition of carbamoyl radicals, originating from the oxidation of the radical precursor 4-carbamoyl 1,4-dihydropyridines using the photocatalyst 1,2,3,5-tetrakis(carbazol-9-yl)-4,6-dicyanobenzene (4CzIPN), under continuous flow regime. It was possible to obtain 49 examples of α-(N-hydroxy)amino amides, a nucleus present in several bioactive compounds, with yields of 26 to 95% and diastereoisomeric ratios (rd) of 1:1 to 20:1, from the formation of a C(sp2)-C(sp3) bond. It is worth mentioning that the batch reaction lasted 15 h and under continuous flow regime it was completed in only 30 min. In the second work, the N-phenyl 3 exo-methylene β-glycosyl β-lactam nucleus, synthesized from a variant of the Kinugasa reaction, using N-phenyl α-glycosyl nitrones and propargyl alcohol, was functionalized from the addition of alkyl radicals generated via photoinduction of EDA complex between Hantzsch ester (HE) and N-(acyloxy)phthalimides. It was possible to obtain 19 examples with yield of 37 to 66% and excellent cis/trans rd, mostly 20:1, in only 2 h of reaction providing the expansion of the chemical space of this important class of heterocycle, from the formation of a diastereoselective C(sp3)-C(sp3) bond. The absolute cis configuration of the functionalized β-lactam nucleus was unequivocally determined from the X-ray diffraction analysis of a single crystal. It was possible to obtain evidence that one of the pathways involved in the formation of the stereogenic center at C3 occurs via diastereoselective hydrogen atom transfer, probably by HE. This could be observed from the high-resolution mass spectrometry analysis, where it was possible to determine the mass of the radical-radical coupling product between the radical intermediate and TEMPO. In short, it was possible to synthesize dozens of novel molecules using important classes of compounds as substrates from the addition of photogenerated radicals of biorelevant compounds such as amino acids, drugs, monosaccharides and other natural products under mild, scalable and fast reaction conditions.eng
dc.description.resumoNitronas e β-lactamas são importantes classes de compostos devido sua grande relevância para a comunidade de química orgânica sintética e medicinal. Nitronas são 1,3-dipolos muito utilizados em reações de cicloadição para a síntese de produtos naturais (inclusive β-lactamas) e heterociclos, bem como parceiros eletrofílicos em reações de adição. β-lactamas, além de sua reconhecida atividade antibacteriana, também possuem outras atividades biológicas, bem como podem ser utilizadas como síntons avançados na obtenção de outros compostos valiosos como β-aminoácidos e peptídeos. Nos últimos anos, nosso grupo de pesquisa vem trabalhando, dentre outras temáticas, com a funcionalização de compostos por via fotoquímica, a partir da adição de radicais carbamoíla ou alquila. Nesse sentido, visualizamos a possibilidade de explorar a adição de radicais à nitronas e em utilizá-las como materiais de partida para o preparo de β-lactamas eletrofílicas para serem submetidas à funcionalização fotoquímica. No primeiro trabalho, uma grande diversidade estrutural de nitronas foram funcionalizadas a partir da adição de radicais carbamoíla, oriundos da oxidação do precursor radicalar 4-carbamoíla 1,4-di hidropiridinas utilizando o fotocatalisador 1,2,3,5-tetraquis(carbazol-9-il)-4,6 dicianobenzeno (4CzIPN), sob regime de fluxo contínuo. Foi possível obter 49 exemplos de α-(N-hidroxi)amino amidas, núcleo presente em diversos compostos bioativos, com rendimentos de 26 a 95% e razões diastereoisoméricas (rd) de 1:1 até 20:1, a partir da formação de uma ligação C(sp2)-C(sp3). Vale ressaltar que a reação em batelada foi de 15 h e sob regime de fluxo contínuo se completou em apenas 30 min. No segundo trabalho, o núcleo N-fenil 3-exo-metileno β-glicosil β-lactama, sintetizado a partir de uma variante da reação de Kinugasa, utilizando N-fenil α-glicosil nitronas e álcool propargílico, foi funcionalizado a partir da adição de radicais alquila gerados via fotoindução de complexo EDA entre éster de Hantzsch (HE) e N-(acilóxi) ftalimidas. Foi possível obter 19 exemplos com rendimento de 37 a 66% e excelentes rd cis/trans, majoritariamente 20:1, em apenas 2 h de reação proporcionando a expansão do espaço químico desta importante classe de heterociclo, a partir da formação de uma ligação C(sp3)-C(sp3) diastereosseletiva. A configuração absoluta cis do núcleo β-lactâmico funcionalizado foi inequivocadamente determinada a partir xvi da análise de difração de raio-X de um monocristal. Foi possível obter evidências de que um dos caminhos envolvidos na etapa de formação do centro estereogênico em C3 ocorre via transferência de um átomo de hidrogênio diastereosseletiva provavelmente pelo HE. Isso pôde ser observado a partir da análise de espectrometria de massas de alta resolução onde foi possível constatar a massa do produto de acoplamento radical-radical entre o intermediário radicalar com TEMPO. Em suma, foi possível sintetizar dezenas de moléculas inéditas utilizando importantes classes de compostos como substratos a partir da adição de radicais foto-gerados de compostos biorrelevantes como aminoácidos, fármacos, monossacarídeos e outros produtos naturais em condições reacionais brandas, escalonáveis e rápidas.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipId141429/2020-8por
dc.identifier.citationTORDATO, Éverton Alves. Aplicações de estratégias fotoquímicas para a síntese de moléculas com potencial atividade biológica: funcionalização de nitronas e β-glicosil β-lactamas. 2024. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20944.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20944
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectFotocatálisepor
dc.subjectComplexo EDApor
dc.subjectNitronaspor
dc.subjectβ-lactamaspor
dc.subjectMonossacarídeospor
dc.subjectSeletividadepor
dc.subjectFuncionalizaçãopor
dc.subjectAdição conjugada radicalarpor
dc.subjectKinugasapor
dc.subjectPhotocatalysiseng
dc.subjectEDA complexeng
dc.subjectNitroneseng
dc.subjectβ-lactamseng
dc.subjectMonosaccharideseng
dc.subjectSelectivityeng
dc.subjectFunctionalizationeng
dc.subjectConjugated radical additioneng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.titleAplicações de estratégias fotoquímicas para a síntese de moléculas com potencial atividade biológica: funcionalização de nitronas e β-glicosil β-lactamaspor
dc.title.alternativeApplications of photochemical strategies for the synthesis of molecules with potential biological activity: functionalization of nitrones and β-glycosyl β-lactamseng
dc.typeTesepor

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