Eletrossíntese de isocumarinas: ciclização intramolecular de 2-(alquinil)ácidos benzoicos utilizando eletrodo de sacrifício de prata

Abstract

Este estudo descreve o desenvolvimento de uma metodologia eletrossintética sustentável para a obtenção de derivados de isocumarinas, por meio da ciclização ácidos benzoicos contendo grupamentos alquinilas na posição 2. Os derivados isocumarínicos assim obtidos foram identificados, principalmente, por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono. Após estudos variando as quantidades de reagentes, solventes utilizados, corrente, eletrólitos e materiais dos eletrodos, a metodologia otimizada consiste na utilização de célula não-dividida contendo um eletrodo de prata (sacrificial) e um eletrodo de carbono. Utilizou-se 0,25 mmol do ácido benzoico de partida, 0,5 equivalentes de tetrafluorborato de tetrabutilamônio como eletrólito, 5 mL de uma mistura de solventes como acetonitrila e etanol, na proporção de 9:1 e eletrolisada a uma corrente constante de 3 mA por 5 a 15 minutos. Ao todo, 13 produtos derivados foram sintetizados com rendimentos de moderados a excelentes (61-98%). Um experimento de escala de grama também foi realizado, com sucesso, resultando em 95% do produto esperado. Por fim, experimentos controle foram realizados visando a determinação do mecanismo reacional. Baseado nos resultados obtidos e em artigos já publicados na literatura, uma possível rota mecanística foi proposta para este estudo. A reação tem início com a oxidação anódica da prata, gerando uma espécie iônica que interagiria com uma das ligações p da ligação tripla, levando à ciclização do anel com a formação do produto desejado.

Abstract: This study describes the development of a sustainable electrosynthetic methodology for obtaining isocoumarin derivatives by cyclizing benzoic acids containing alkynyl groups in position 2. The isocoumarin derivatives thus obtained were identified mainly by hydrogen and carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy. After studies varying the quantities of reagents, solvents used, current, electrolytes and electrode materials, the optimized methodology consists of using a non-split cell containing a silver electrode (sacrificial) and a carbon electrode. 0.25 mmol of the starting benzoic acid was used, 0.5 equivalents of tetrabutylammonium tetrafluorborate as the electrolyte, 5 mL of a mixture of solvents such as acetonitrile and ethanol in a ratio of 9:1 and electrolyzed at a constant current of 3 mA for 5 to 15 minutes. A total of 13 derivatives were synthesized with moderate to excellent yields (61-98%). A gram-scale experiment was also successfully carried out, resulting in 95% of the expected product. Finally, control experiments were carried out to determine the reaction mechanism. Based on the results obtained and on articles already published in the literature, a possible mechanistic route was proposed for this study, starting with the anodic oxidation of silver, which would generate an ionic species activating the triple bond, resulting in the cyclization of the ring at the end of the process.