Síntese sustentável de selanil-isocumarinas e calcogenoésteres via geração in situ de espécies reativas de organocalcogênios

Abstract

Esta tese de doutorado consiste no desenvolvimento de metodologias sintéticas para a geração in situ de espécies reativas de calcogênios a partir de dicalcogenetos de diorganoíla, com foco na construção de ligações carbono?selênio sob condições mais sustentáveis. No primeiro capítulo, apresenta-se um protocolo para a síntese de 22 compostos 4-(selanil)-isocumarinas por meio da ativação química de disselenetos de diorganoíla utilizando ácido tricloroisocianúrico (TCCA) como agente oxidante. A metodologia promove a formação de espécies eletrofílicas de selênio capazes de induzir a ciclização intramolecular de o-(alquinil)ésteres de forma rápida e seletiva. As reações levaram à formação dos produtos, com rendimentos de 60 a 98%, em curtos tempos reacionais, com ampla tolerância a diferentes substratos e possibilidade de escalonamento, além de empregar um reagente de baixo custo, estável e de fácil manuseio. Estudos mecanísticos indicam a participação de intermediários eletrofílicos de selênio responsáveis pelas etapas de selanilação e ciclização. Os compostos obtidos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e avaliados preliminarmente quanto à interação com DNA. No segundo capítulo, desenvolve-se uma metodologia eletrossintética para a obtenção de 29 exemplos derivados de calcogenoésteres, com ênfase em selenoésteres, por meio da ativação eletroquímica direta de dicalcogenetos em célula não dividida e na ausência de oxidantes externos. O protocolo permite a formação eficiente da ligação C?Ch sob condições brandas e com menor geração de resíduos, levando à formação dos produtos com rendimentos entre 23 a 98%. Experimentos de controle e estudos mecanísticos indicam a ocorrência de um mecanismo híbrido, envolvendo intermediários radicalares e iônicos. Em conjunto, os resultados demonstram que abordagens químicas e eletroquímicas constituem estratégias eficazes para a síntese de compostos organocalcogênios, contribuindo para o avanço de metodologias alinhadas aos princípios da química verde.

Abstract: This doctoral thesis focuses on the development of synthetic methodologies for the in situ generation of reactive chalcogen species from diorganoyl dichalcogenides, with an emphasis on the formation of carbon?selenium bonds under more sustainable conditions. In the first chapter, a protocol is presented for the synthesis of 22 4-(selanyl)-isocoumarin compounds through the chemical activation of diorganoyl diselenides using trichloroisocyanuric acid (TCCA) as an oxidizing agent. The methodology promotes the formation of electrophilic selenium species capable of inducing the intramolecular cyclization of o-(alkynyl) esters rapidly and selectively. The reactions led to the formation of the products, with yields ranging from 60 to 98%, in short reaction times, with broad substrate tolerance and scalability, in addition to employing a low-cost, stable, and easy-to-handle reagent. Mechanistic studies indicate the involvement of electrophilic selenium intermediates responsible for the selenylation and cyclization steps. The compounds obtained were characterized by spectroscopic techniques and preliminarily evaluated for their interaction with DNA. In the second chapter, an electrosynthetic methodology is developed for the preparation of 29 examples derived from chalcogen esters, with an emphasis on selenoesters, through the direct electrochemical activation of dichalcogenides in a non-split cell and in the absence of external oxidants. The protocol enables the efficient formation of the C?Ch bond under mild conditions and with reduced waste generation, leading to product yields ranging from 23% to 98%. Control experiments and mechanistic studies indicate the occurrence of a hybrid mechanism involving radical and ionic intermediates. Taken together, the results demonstrate that chemical and electrochemical approaches constitute effective strategies for the synthesis of organochalcogen compounds, contributing to the advancement of methodologies aligned with the principles of green chemistry.