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SÍNTESES TOTAIS NO BRASIL EMPREGANDO ACOPLAMENTOS CRUZADOS MEDIADOS POR PALÁDIO# ># Este artigo é dedicado ao professor Ronaldo Aloise Pilli (UNICAMP) pela passagem de seu 60º aniversário.

TOTAL SYNTHESIS IN BRAZIL EMPLOYING PALLADIUM CROSS-COUPLING AS KEY STEP

Resumo

This article aims to show the selected total syntheses of organic compounds conducted by Brazilian researchers, performed in Brazil, which have employed a palladium catalyzed cross-coupling reaction as key step. We intended to thus create an account, although restricted to the use of palladium, showing the evolution and current state of art of Synthetic Organic Chemistry in Brazil, which has advanced and accept the challenge of total synthesis of increasingly complex molecules, registering growth and maturity of this area among Brazilian researchers.

Keywords:
total syntheses; Brazilian organic synthesis; palladium cross-coupling; C-C forming bond


Keywords:
total syntheses; Brazilian organic synthesis; palladium cross-coupling; C-C forming bond

INTRODUÇÃO

O desenvolvimento da síntese orgânica deu-se rapidamente na segunda metade do século XX, devido às descobertas de muitas novas reações e metodologias sintéticas, dentre as quais aquelas que possibilitavam a formação da ligação C-C e aos avanços dos reagentes organometálicos preparados a partir dos metais de transição.11 Correia, C. R. D.; Costa, P. R. R.; Ferreira, V. F.; Quim. Nova 2002, 25, 82. Os compostos organometálicos são definidos como aqueles que contenham pelo menos uma ligação entre um átomo de carbono de um composto orgânico e um metal, combinando aspectos das químicas inorgânica e orgânica. Assim, compostos como Li4(CH3)4, Ti(CH3)4, Fe(CO)5, ClMgC2H5, Pb(C2H5)4 e (CH3)3Ti(C2H3O2) são descritos como organometálicos, porque em todos eles existem ligações metal carbono (M-C).22 Crabtree, R. H.; The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 4ª ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2005.

O primeiro composto organometálico foi obtido em 1830,33 Hunt, L. B.; Platinum Met. Rev. 1984, 28, 76. com a síntese do sal de Zeise (K[PtCl3(C2H4)].H2O), descoberto por William Christopher Zeise,44 Zeise, W. C.; Ann. Phys. (Poggendorff) 1827, 2, 632. ao fazer reagir o PtCl4 com etanol. Esse sal foi muito estudado durante a segunda metade do século XIX porque os químicos não conseguiam explicar sua estrutura, o que só ocorreu no século XX, com o advento da difração de Raios-X. Outro pioneiro para o desenvolvimento da química organometálica foi o inglês E. C. Frankland (1825-1899). Foi Frankland quem criou o termo "organometálico",55 West, M. N. F.; Colenso, S. J. F.; Sketches from the Life of Edward Frankland, Spottiswoode & Company: London, 1902, p. 185. além de ter contribuído com a síntese de vários compostos desta classe como, por exemplo, o Zn(CH3)2, Zn(C2H5)2, HgI(CH3), SnI2(C2H5)2 e o B(CH3)3.

Os compostos organometálicos apresentam variadas propriedades químicas e físicas, podendo ser encontrados no estado sólido, líquido ou gasoso; uns são estáveis, outros altamente inflamáveis, sendo que alguns apresentam elevada toxidade, principalmente os voláteis.66 Princival, J. L.; Dos Santos, A. A.; Comasseto, J. V.; J. Braz. Chem. Soc. 2010, 21, 2042. No geral, essas propriedades variam devido ao tipo de ligação estabelecida entre o carbono e os metais da cadeia, que podem ser ligações covalentes ou iônicas, mono ou multinucleadas (que abrangem dois ou mais átomos). Desde os anos 60, a pesquisa exploratória em compostos organometálicos tem sido dominada por estudos dos compostos do bloco "d". Com esta evolução, os metais de transição tornaram-se um instrumento importante na síntese orgânica, devido a sua capacidade de ativar substratos orgânicos e promover várias transformações químicas. Contudo, mais recentemente, foi retomado o interesse na síntese exploratória e estudos físicos dos compostos organometálicos do grupo principal, tornando possível o surgimento de novas classes de compostos e o aumento do conhecimento da variedade e do tipo de ligação e reações dos elementos do bloco "s" e bloco 'p".22 Crabtree, R. H.; The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 4ª ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2005.

O desenvolvimento da área dos compostos de coordenação ampliou o espectro das substâncias investigadas para além dos organometálicos, aqueles onde havia uma ligação do tipo metal carbono (M-C): desenvolveu-se a química de complexos metálicos e complexos metalorgânicos. Estes compostos são caracterizados pela presença de um átomo central (que pode ser metal ou não) e de ligantes que estão ao seu redor, na esfera de coordenação, com os quais mantém uma interação química, mas não através de uma ligação metal carbono. Um exemplo de complexo metálico seria [PdCl4]2-, com o átomo de paládio como átomo central e os cloretos como ligantes, enquanto o composto [Pd(MeCN)2Cl2] representa um complexo metalorgânico: há ligantes com carbono, mas a coordenação se dá através do heteroátomo presente no ligante. O progresso no estudo dos compostos organometálicos, complexos metálicos e complexos metalorgânicos levou ao desenvolvimento e aplicação industrial bem sucedida de um grande número de processos catalíticos. Muitos destes processos catalíticos necessitaram do emprego de compostos de coordenação de metais de transição como catalisadores.77 Gusevskaya, E. V.; Quim. Nova 2003, 26, 242. As principais razões pelas quais os metais de transição contribuem tão essencialmente em catálise são: a) capacidade de ligação: a capacidade de formar tanto ligações σ como ligações π com outros grupos; b) grande variedade de ligantes: elementos de transição formam facilmente ligações químicas com quase todos os outros elementos e com muitas moléculas orgânicas; c) efeito do ligante: um ligante pode influenciar o comportamento de um catalisador de metal de transição variando o ambiente estérico e/ou eletrônico no sítio ativo; d) variabilidade de estado de oxidação e número de coordenação; e) capacidade para intercambiar prontamente entre os estados de oxidação durante a reação catalítica: metais de transição podem ser facilmente envolvidos em processos redox.

Com isso, nota-se que os compostos de coordenação têm contribuído bastante para mudanças de paradigmas nas reações químicas, especialmente no que se refere às estruturas e às ligações químicas. Isso tem ocorrido desde a síntese do primeiro organometálico por Zeise, passando pelo esclarecimento das estruturas destes compostos, até o presente, com a utilização de reações envolvendo metais em sistemas biológicos e nos processos catalíticos de uma forma geral.88 Masters, C.; Homogeneous Transition-metal Catalysis: a Gentle Art, Chapman and Hall: New York, 1981. Dentro desta importância atual, a química dos compostos de coordenação centrada sobre o átomo de paládio é, sem sombra de dúvida, uma das mais robustas e com maior amplitude de utilização.99 Batalha, P. N.; Sagrillo, F. S.; Gama, I. L.; Rev. Virtual Quim. 2014, 6, 494. Reações como os acoplamentos de Mizoroki-Heck, Sonogashira, Negishi, Stille, Suzuki-Miyaura e Hiyama estão presentes em um enorme número de sínteses totais de moléculas complexas. Além disso, o agraciamento dos professores Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki com o prêmio Nobel de Química em 20101010 Brocksom, T. J.; Alves, L. C.; Wulf, G. D.; Desiderá, A. L.; Oliveira, K. T.; Química Nova na Escola 2010, 32, 233. mostra a relevância e importância da química de acoplamento cruzado centrada no átomo de paládio.

Assim, esta revisão tem a pretensão de mostrar a maturidade da Química Orgânica Sintética brasileira, sob o ponto de vista da preparação de moléculas complexas, em território nacional,1111 Foram consideradas apenas as sínteses totais realizadas e lideradas por pesquisadores brasileiros em laboratórios no Brasil. Há, certamente, um número bem superior de excelentes sínteses não descritas nesta revisão, para as quais pedimos desculpas pela exclusão, mas que, devido à participação de grupos estrangeiros (contando com brasileiros em estágios de Pós-Doc ou como visitantes), resolvemos desconsiderar. empregando reações de acoplamento cruzado mediadas por catalisadores de paládio. Algumas poucas compilações têm buscado este objetivo,1212 Pilli, R. A.; Comasseto, J. V.; Ferreira, J. T. B.; Organic synthesis in Brazil: an overview, EDUSP: São Paulo, 1994. e deste modo buscamos colaborar com a divulgação endógena de exemplos selecionados dos importantes avanços até agora alcançados pelos pesquisadores brasileiros e seus grupos de pesquisa.

SÍNTESES TOTAIS NO BRASIL EMPREGANDO REAÇÕES MEDIADAS POR PALÁDIO

Reação de Heck

A reação de Heck, também conhecida como reação Mizoroki-Heck, é uma reação química organometálica, em que um grupo vinila ou arila substituído reage com um alceno, na presença de uma base e um catalisador de paládio (ou catalisador à base de paládio), para formar um novo alceno substituído (Esquema 1). A reação foi descoberta de forma independente pelos pesquisadores T. Mizoroki e R. F. Heck.1313 Heck, R. F.; J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5518.

14 Mirozoki, T.; Mori, K.; Ozaki, A.; Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 581.
-1515 Heck, R. F.; Nolley, J. P.; J. Org. Chem. 1972, 37, 2320. O processo descoberto mostrou que halogenetos de arila, benzila e estirila, reagiam com compostos olefínicos, a temperaturas elevadas, na presença de uma base impedida do tipo amina e uma quantidade catalítica de Pd(0) para formar grupos aril, benzil, e olefinas substituídos com estirila. Em 2010, Heck ganhou o Prêmio Nobel de Química, que compartilhou com Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki, pela descoberta e desenvolvimento desta reação. A reação de Heck é de grande importância, pois permite fazer reações de substituição em centros de carbono com hibridização sp22 Crabtree, R. H.; The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 4ª ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2005.. Essa reação também possui algumas implicações como: i) deve-se evitar que os substratos utilizados na reação contenham átomos de hidrogênio em carbonos beta, porque seus derivados de organopaládio correspondentes tendem a sofrer uma rápida eliminação de β-hidreto para gerar olefinas; e ii) cloretos de arila nem sempre são bons substratos, tipicamente porque reagem muito lentamente.

Esquema 1
Esquema genérico das reações de Heck

O ciclo catalítico para a reação de Heck envolve uma série de transformações do catalisador de paládio (Pd0), que geralmente é preparado in situ a partir de um catalisador de paládio(II) precursor.1616 Bradshaw, M.; Chem. Commun. 2011, 47, 12292. O mecanismo mais aceito (Figura 1) descreve uma sequência de eventos que começam com a geração de Pd(0) como catalisador ativo e tem como passo determinante da velocidade a adição oxidativa de Pd(0) para a ligação C-X. Em seguida, é formado um complexo π com o alceno, seguido de uma adição syn. Por fim, há a rotação da ligação C-C e, no passo seguinte, ocorre a etapa de eliminação redutiva, regenerando o catalisador pela ação de uma base e recomeçando todo o processo.

Figura 1
Ciclo catalítico geral da reação de Heck

Sínteses totais de produtos naturais empregando a reação de Heck

As primeiras moléculas de origem natural que temos notícia de síntese em território brasileiro, empregando a reação de Heck, são os alcaloides pirrolidínicos (-)-Codonopsina (1) e (-)-Codonopsinina (2). Essas moléculas foram isoladas das partes aéreas de Codonopsis clematidea. Estes dois alcaloides exibem atividade antibiótica e hipotensiva em estudos com animais, sem apresentar qualquer efeito sobre o sistema nervoso central.1717 Yoda, H.; Nakajima, T.; Takabe, K.; Tetrahedron Lett. 1996, 37, 5531. Correia e colaboradores, em trabalho desenvolvido no Instituto de Química da UNICAMP/SP,1818 Oliveira, D. F.; Severino, E. A.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 1999, 40, 2083. iniciaram a síntese desses alcaloides aplicando as condições de arilação de Heck-Matsuda, empregando os sais de diazônio 3 e 4, com os enecarbamatos enantiomericamente puros 5 e 6, na presença de 2,6-di-terc-butilpiridina ou 2,6-di-terc-butil-4-metilpiridina como base. Esta condição levou aos desejados produtos Heck 7-9 em rendimentos razoáveis (36-85%), mas com altas régio e estereosseletividades (Esquema 2). O uso de etanol (EtOH) como solvente e a presença da base provaram ser cruciais para o sucesso da reação. Posteriores modificações sintéticas nos compostos 7 e 9 levaram à síntese total dos alcaloides (-)-Codonopsina (1) e (-)-Codonopsinina (2).

Esquema 2
Sínteses da (-)-Codonopsina (1) e (-)-Codonopsinina (2) por Correia e col.

Em 2000, Correia e colaboradores1919 Severino, E. A.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2000, 2, 3039. propuseram um aprimoramento da rota sintética para a síntese da (-)-Codonopsinina (2), com melhorias significativas sobre a arilação de Heck. Na tentativa de otimizar ainda mais os rendimentos do acoplamento entre o enecarbamato tritilado 6 e o sal de diazônio 3, os autores descobriram que a arilação de Heck pode ser realizada em rendimentos elevados e com boa estereosseletividade (90:10 anti:syn). Para tal, empregaram apenas 1% de Pd2(dba)3 e acetonitrila como solvente, à temperatura ambiente e na presença de acetato de sódio como base, levando aos produtos Heck 8a,b em rendimentos elevados (90-95%). A separação dos diastereoisômeros trans:cis foi realizada facilmente após a remoção do grupo tritila (HCO2H, EtOAc, temperatura ambiente, 1 h, ou ZnBr2, CH2Cl2/MeOH), permitindo a obtenção de 10 trans (Esquema 3). Uma sequência de transformações permitiu a síntese total da (-)-Codonopsinina (2) em 7 etapas e 16% de rendimento total, superior à anteriormente descrita.

Esquema 3
Síntese da (-)-Codonopsinina (2) por Correia e col.

Aprimorando o trabalhado sobre arilação de Heck-Matsuda de enecarbamatos endocíclicas e pirrolinas, empregando sais de arenodiazônio como uma forma eficaz de introdução de anéis aromáticos em uma estrutura heterocíclica, Correia e colaboradores aprofundaram sua investigação sobre compostos heterocíclicos bioativos naturais e não naturais que possuem um anel aromático alfa a um nitrogênio heterocíclico em um anel de pirrolidina poli-hidroxilado.2020 Garcia, A. L. L.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 2003, 44, 1553. Deste modo, a síntese das trans- e cis-3,4-di-hidróxi-prolinas (±)-(11) e (±)-(12), respectivamente, bem como a síntese do (2R,3R,4R,5R)-2,5-di-hidróxi-metil-3,4-di-hidróxi-pirrolidina (DMDP) (+)-(13), tornaram-se um objetivo alcançável.

O composto (±)-11 é um constituinte da verotoxina, isolada a partir de um fungo tóxico (Amanita virosa), popularmente conhecido como "anjo-destruidor",2121 Buku, A.; Faulstich, H.; Wieland, T.; Dabrowski, K.; Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1980, 77, 2370. enquanto (±)-12 é encontrado como um constituinte da proteína Mefp1, produzida pelo molusco marinho Mytilus edulis.2222 Taylor, S. W.; Waite, J. H.; Ross, M. M.; Shabanowitz, J. Hunt, D. F.; J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10803. A síntese dos epímeros foi realizada a partir do enecarbamato de cinco membros 14, tendo como etapa chave a arilação de Heck-Matsuda com o sal tetra-flúor-borato de p-metóxi-benzenodiazônio (3) em acetonitrila, promovendo a formação da 2-arilpirrolina 15 em 83% de rendimento, sem quaisquer quantidades detectáveis do aduto Heck isomerizado (Esquema 4). A partir deste intermediário em comum, as sínteses de (±)-11 e (±)-12 foram obtidas em um total de 6 e 5 etapas em 17% e 45% de rendimento, respectivamente.

Esquema 4
Sínteses das hidróxi-prolinas (±)-11 e (±)-12 por Correia e col.

O (2R,3R,4R,5R)-2,5-di-hidróxi-metil-3,4-di-hidróxi-pirrolidina (DMDP) (+)-(13) é um potente inibidor natural de α- e β-glicosidases,2323 Asano, N.; Nash, R. J.; Molyneux, R. J.; Fleet, G. W.; Tetrahedron: Asymmetry 2000, 11, 1645. e teve sua síntese também alcançada empregando-se a mesma estratégia descrita anteriormente. A etapa chave de arilação de Heck-Matsuda foi realizada entre o enecarbamato quiral 6 com o sal tetra-flúor-borato de p-metóxi-benzenodiazônio (3), fornecendo uma mistura das arilpirrolidinas 8a,b em 95% de rendimento como uma mistura diastereoisomérica trans:cis na proporção de 87:13 (Esquema 5). Remoção do grupo tritila permitiu a separação dos diastereoisômeros e a obtenção de 10 trans em 70% de rendimento. Após estas eficientes etapas de reação de acoplamento e purificação diastereoisomérica, a síntese foi alcançada com mais oito etapas, levando ao DMDP (+)-(13) em rendimento total de 12%.

Esquema 5
Síntese do (DMDP) (+)-(13) por Correia e col.

Os alcaloides isolados de plantas da família Amaryllidaceae fazem parte de um subgrupo, onde a licorina é a substância mais conhecida. Os compostos deste subgrupo possuem propriedades biológicas significantes e apresentam como característica estrutural os núcleos pirrolo[3,2,1-de]fenantridinas ou di-hidro-pirrolo[3,2,1-de]fenantridinas.2424 Hoshino, O. In The Amaryllidaceae alkaloids. Cordell, G. A., ed.; Academic Press: San Diego, 1998, Vol. 51, pp 323-424. Por estas razões, em 2004 o grupo de Garden e colaboradores, sediado na UFRJ/RJ, desenvolveu a síntese de uma série de alcaloides deste grupo de compostos,2525 Torres, J. C.; Pinto, A. C.; Garden, S. J.; Tetrahedron 2004, 60, 9889. empregando reações de acoplamento do tipo aril-aril catalisadas por paládio, através das condições de Heck desenvolvidas por Jeffery.2626 Jeffery, T.; Tetrahedron 1996, 52, 10113. Para tal, uma série de N-benzil-isatinas 16a-g foram preparadas e submetidas à ciclização na presença de 10 mol% de Pd(OAc)2 em DMF (0,1 mol L-1), contando com KOAc como base e Bu4NBr com aditivo à 100 ºC, sem preocupações com meio anidro ou uso de atmosfera inerte (Esquema 6). Os produtos de acoplamento 17a,b,c foram obtidos em rendimentos na faixa de 74-94%. Posteriores manipulações levaram à síntese total dos alcaloides Hippadina (18a), Pratosina (18b), Anhydrolicorin-2-ona (19a) e Oxoassoanina (19b), em um total de 7 etapas e em rendimentos médios de 12% para os dois primeiros e de 50% para os dois últimos. Ainda foram obtidos outros alcaloides da mesma família, mas que, devido às suas instabilidades, não foram completamente isolados e caracterizados.

Esquema 6
Sínteses dos alcaloides Amaryllidaceae por Garden e col.

Anidridos maleicos e maleimidas ariladas estão presentes nas estruturas da Prepolicitrina A (20)2727 Rudi, A.; Evans, T.; Aknin, M.; Kashman, Y.; J. Nat. Prod. 2000, 63, 832. e das Policitrinas A (21) e B (22),2828 Rudi, A.; Goldberg, I.; Stein, Z.; Frolow, F.; Benayahu, Y.; Schleyer, M.; Kashman, Y.; J. Org. Chem. 1994, 59, 999. produtos naturais obtidos de ascídios marinhos do gênero Polycitor. Em 2006, Correia e colaboradores2929 Burtoloso, A. C. B.; Garcia, A. L. L.; Miranda, K. C.; Correia, C. R. D.; Synlett 2006, 18, 3145. propuseram as sínteses totais das Prepolicitrina A (20) e da Policitrina A (21), empregando reações de arilação de Heck-Matsuda sobre o anidrido maleico, demonstrando a versatilidade da metodologia desenvolvida no grupo de pesquisa. Contudo, posteriormente o mesmo grupo aprimorou a metodologia de preparação dos produtos naturais, o que permitiu sínteses mais eficientes, bem como também a síntese da Policitrina B (22), um derivado não simétrico do anidrido maleico.3030 Canto, K.; da Silva Ribeiro, R.; Biajoli, A. F. P.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem. 2013, 8004. Nestes novos eficientes protocolos, arilações de Heck-Matsuda3131 Taylor, J. G.; Moro, A. V.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem. 2011, 1403. foram empregadas e permitiram sínteses em rendimentos mais elevados.

A síntese da Prepolicitrina A (20) foi alcançada através da reação de arilação Heck-Matsuda entre o anidrido maleico (23) e o tetra-flúor-borato de 4-hidróxi-fenildiazônio (24), mediada por catalisadores do tipo complexos ácido fosfino-paládio (POPd),3232 Li, G. Y.; Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1513. na presença de acetato de sódio em acetonitrila. A preparação do diaril derivado 25 em 56% de rendimento, apesar do rendimento moderado, permitiu a síntese de 20 com apenas mais uma etapa de bromação, empregando ácido tri-bromo-isocianúrico (TBCA) em alto rendimento. Para obter 21, a Prepolicitrina A (20) foi submetida à reação com tiramina, base de Hunig e fenol, sob irradiação com micro-ondas (90 °C, 200 W, 4 min), com rendimento superior à reação térmica normal. Esta rota otimizada permitiu a síntese total da Prepolicitrina A (20) em apenas 2 etapas e 50% de rendimento, e da Policitrina A (21) em 3 etapas e 37% de rendimento global, ambas a partir do anidrido maleico (Esquema 7). Os rendimentos das primeiras sínteses (2006) eram de 29% em 3 etapas e de apenas 12% em 4 etapas, respectivamente, demonstrando a evolução da metodologia.

Esquema 7
Sínteses da Prepolicitrina A (20) e Policitrina A (21) por Correia e col.

Para a síntese da Policitrina B (22), uma estratégia mais arrojada foi empregada. A síntese iniciou com a reação do fumarato de dimetila (26) com tetra-flúor-borato de 4-metóxi-fenil-diazônio (3) através das rotas a ou b (Esquema 8). Na rota a, o acoplamento foi realizado empregando Pd(OAc)2 (10 mol%) como catalisador, em metanol e refluxo, durante 1 h. Esta condição forneceu a síntese estereosseletiva do aduto de Heck mono-aril maleato de dimetila (27) em um rendimento purificado de 91%. Já a rota b permitiu redução na quantidade do catalisador de paládio (4 mol%) e a reação foi feita sob irradiação de micro-ondas. Esta reação ficou completa em apenas 5 minutos, formando o aduto Heck 27 em 85% de rendimento, com uma proporção (Z/E) de 85:15. A transformação de 27 ao anidrido mono-aril maleico 28 aconteceu em duas etapas e 89% de rendimento, fornecendo o novo intermediário para a segunda arilação. A nova reação de Heck-Matsuda entre 28 e tetra-flúor-borato de 4-hidróxi-benzenodiazônio (24), 2% molar de catalisador POPd, e NaOAc como a base em acetonitrila à 80 °C formou o anidrido 3,4-diaril-maleico não simétrico 29, em um rendimento isolado de 69%. Transformação de 29 na Policitrina B (22) foi efetuada após mais duas etapas, o que permitiu a segunda síntese total do produto natural em 5 etapas e 47% de rendimento global.

Esquema 8
Síntese da Policitrina B (22) por Correia e col.

(+)-Isoaltholactona (30) é uma furanopiranose da família das estiril-lactonas, isolada de várias espécies de árvores malasianas do gênero Goniothalamus (G. malayanus, G. Montanus e G. tapis),3333 Yadav, J. S.; Krishnam, R.; Purushotama, R.; Rajaiah, G.; Tetrahedron: Asymmetry 2005, 16, 3283. que apresenta importantes atividades biológicas, tais como antitumoral, antifúngica e antibacteriana.3434 de Fátima, A.; Modolo, L. V.; Conegero, L. S.; Pilli, R. A.; Ferreira, C. V.; Khon, L. K.; de Carvalho, J. E.; Curr. Med. Chem. 2006, 13, 3371. A fim de expandir as possibilidades sintéticas da estratégia de acoplamento de Heck-Matsuda, Correia e colaboradores propuseram a síntese de ent-30,3535 Meira, P. R. R.; Moro, A. V.; Correia, C. R. D.; Synthesis 2007, 15, 2279. devido ao alto custo do material de partida necessário para o produto natural. Assim, a reação de arilação foi realizada entre a di-hidrofuranona 31, obtida a partir do ácido glutâmico natural, e o tetra-flúor-borato de benzenodiazônio (32), gerando o produto de arilação 33. Após extensa experimentação, as melhores condições foram aquelas em que 4 mol% de Pd2(dba)3 em acetonitrila, com NaOAc como base, forneceram 33 em 90% de rendimento como uma mistura 94:06 trans:cis (Esquema 9). A mistura pode ser separada por técnicas cromatográficas após dessililação, e manipulações sintéticas levaram à síntese da (-)-Isoaltholactona ent-30 em 7 etapas, a partir de 31, em 25% de rendimento global.

Esquema 9
Síntese da (-)-Isoaltholactona ent-30 por Correia e col.

Outro exemplo de síntese de produto natural, utilizando o acoplamento Heck, foi a síntese total racêmica diastereosseletiva da (±)-trans-Triquentrina A (34), um produto natural marinho que foi isolado a partir da esponja Trikentrion flabelliforme em 1986.3636 Capon, R. J.; Macleod, J. K.; Scammells, P. J.; Tetrahedron 1986, 42, 6545. Realizada em 2008 pelo grupo do professor Silva Jr. na USP/SP,3737 Silva, L. F.; Craveiro, M. V.; Org. Lett. 2008, 10, 5417. o acoplamento Heck foi executado entre o bromo-indol 35 e o crotonato de etila (36), fornecendo o éster insaturado 37, com controle da configuração E da olefina (Esquema 10). Esta olefina foi importante para assegurar a síntese do intermediário avançado 38, o qual sofreu reação de contração de anel mediada por tálio (III), levando posteriormente à consecução da síntese total da (±)-trans-Triquentrina A (34) em 21 etapas e apenas 2% de rendimento global.

Esquema 10
Síntese da (±)-trans-Triquentrina A (34) por Silva Jr. e col.

Outro estudo desenvolvido por Correia e colaboradores está relacionado com a expansão da metodologia de acoplamento mediada por paládio, tendo como substratos ésteres alílicos empregando sais de arenodiazônio em reações de arilação de Heck-Matsuda.3838 Moro, A. V.; Cardoso, F. S. P.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2009, 11, 3642. A metodologia, publicada em 2009, é atrativa pelas condições suaves empregadas e altas estéreo e regiosseletividades obtidas, e permitiu aos autores propor as sínteses totais das lactonas Iangonina (39), que apresenta atividades ansiolítica, sedativa, anti-inflamatória e analgésica,3939 Bilia, A. R.; Gallori, S.; Vincieri, F. F.; Life Sci. 2002, 70, 2581. bem como das (±)-Metisticina (40) e (±)-di-Hidrometisticina (41), as quais são componentes isolados de extratos de kava (Piper methysticum).4040 Bilia, A. R.; Scalise, L.; Bergonzi, M. C.; Vincieri, F. F.; J. Chromatogr. B 2004, 812, 203.,4141 Coté, C. S.; Kor, C.; Cohen, J.; Auclair, K.; Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004, 322, 147. Assim, a arilação de Heck-Matsuda com total controle em favor do isômero 43E, formado entre a lactona alílica 42 e o sal tetra-flúor-borato de 4-metóxi-benzenodiazônio (3), foi alcançada em 85% de rendimento quando realizada em PhCN sob ativação de micro-ondas, e sendo empregado Pd2(dba)3 como catalisador (4 mol%) (Esquema 11). A síntese do produto natural foi finalizada através de oxidação com DDQ em benzeno, levando à Iangonina (39) em 72% de rendimento, em 2 etapas, a partir de 42. Para a síntese das (±)-Metisticina (40) e (±)-di-Hidrometisticina (41) houve a necessidade de executar a reação de acoplamento empregando a mesma metodologia, mas agora entre a lactona 42 e o sal de arenodiazônio 44. O produto Heck deste acoplamento, produzido em 59% de rendimento, já é o produto natural (±)-Metisticina (40). Reação de hidrogenação regiosseletiva, efetuada em 95% de rendimento, levou à formação do produto natural (±)-di-Hidrometisticina (41).

Esquema 11
Sínteses das Iangonine (39), (±)-Metisticina (40) e (±)-di-Hidrometisticina (41) por Correia e col.

Em 2012, Correia e colaboradores expandiram a metodologia de arilação de Heck-Matsuda e propuseram a síntese de outros compostos naturais da família das kavalactonas.4242 Soldi, C.; Moro, A. V.; Pizzolatti, M. G.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem. 2012, 3607. Como alvos, além de outras lactonas isoladas de P. methysticum, em um total de 4 novos produtos naturais, os autores também prepararam três pironas bioativas isoladas de Polygala sabulosa,4343 Pizzolatti, M. G.; Cunha, A.; Pereira, W. S.; Delle Monache, F.; Syst. Ecol. 2004, 32, 603.,4444 Pizzolatti, M. G.; Luciano, C.; Delle Monache, F.; Phytochemistry 2000, 55, 819. uma erva largamente encontrada no sul do Brasil. As kavalactonas que foram sintetizadas envolvendo uso das reações de Heck-Matsuda foram a Kavalactona (45) e a 11-metóxi-Angonina (46), isoladas de P. sabulosa, além da demetóxi-Angonina (47) e da Kavalactona (48), isoladas de P. methysticum. As sínteses envolveram a reação de arilação entre a pirona 49 e os sais de arenodiazônio 4, 51, 44 e 32, respectivamente (Tabela 1). As reações foram executadas em atmosfera de CO, MeCN na presença de AcONa e o catalisador empregado foi Pd(OAc)2 (5 mol%). As kavalactonas foram obtidas em rendimentos entre 25-89%. A vinil-pirona 49 foi preparada a partir do ácido desidroacético, em quatro etapas e rendimento global de 23%.

Tabela 1
Sínteses das Kavalactonas 45-48 empregando arilação de Heck-Matsuda

As demais kavalactonas foram preparadas a partir de reações de hidrogenação de adutos Heck previamente preparados (Esquema 12). Assim, o aduto Heck 43E teve sua olefina exocíclica hidrogenada e gerou a Kavalactona natural (51) em 89% de rendimento. Outras kavalactonas com cadeias laterais saturadas foram preparadas a partir da hidrogenação catalítica das duplas exocíclicas dos adutos Heck Iangonina (39) e da Kavalactona (48), gerando as novas Kavalactonas (52) e (53) em 67% e 65%, respectivamente.

Esquema 12
Sínteses das Kavalactonas (51), (52) e (53) por Correia e col.

Marinoquinolinas são compostos naturais de origem marinha que apresentam como característica estrutural uma unidade 3H-pirrolo[2,3-c]quinolina. Dentre estes compostos, podemos citar a Marinoquinolina A (54), um forte inibidor da acetil-colinesterase, isolada a partir da bactéria marinha Rapidithrix thailandica em 2006.4545 Sangnoi, Y.; Sakulkeo, O.; Yuenyongsawad, S.; Kanjana-opas, A.; Ingkaninan, K.; Plubrukarn, A.; Suwanborirux, K.; Mar. Drugs 2008, 6, 578. Outras Marinoquinolinas, designadas como B (55), C (56) e E (57), foram isoladas de Ohtaekwangia kribbenses,4646 Okanya, P. W.; Mohr, K. L.; Gerth, K.; Jansen, R.; Müller, R.; J. Nat. Prod. 2011, 74, 603. e todas exibiram moderadas citotoxicidades contra linhagens de células cancerosas. Estes interessantes compostos naturais também foram alvo de investigação sintética pelo grupo de pesquisa do professor Correia, que desenvolveu uma síntese total concisa e divergente, apresentando a reação de Heck-Matsuda em água e a reação Pictet-Spengler como etapas-chave.4747 Schwalm, C. S.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 2012, 53, 4836. A síntese teve início através da reação de arilação Heck-Matsuda em água pura entre o 3-pirrolina 58 e o sal orto-nitro-benzenodiazônio (59) como passo fundamental. A presença de acetonitrila como solvente levou à decomposição do material. O produto de acoplamento lactamol 60 precisou ser imediatamente desidratado em condições ácidas, para então fornecer o aril-enecarbamato 61 em 66% para as duas etapas (Esquema 13). Uma sequência de oxidação, hidrólise e redução permitiu a síntese do intermediário-chave pirrolil-anilina 62 em 55% de rendimento.

Esquema 13
Síntese do intermediário pirrolil-anilina 62 por Correia e col.

A partir da obtenção da pirrolil-anilina 62, a síntese das Marinoquinolinas pode ser obtida através da reação de Pictet-Spengler com os aldeídos apropriados, seguida por aromatização, sendo realizadas em um único passo reacional, seguido pela aromatização in situ do aduto de Pictet-Spengler (Esquema 14). Após alguma experimentação, o uso de TFA/CH2Cl2 em tubo selado à 60 ºC foi a melhor condição alcançada, ainda que os rendimentos obtidos para a síntese das Marinoquinolinas A (54), B (55), C (56) e E (57) a partir de 62 tenham sido apenas modestos.

Esquema 14
Síntese das Marinoquinolinas A (54), B (55), C (56) e E (57) por Correia e col.

Sínteses totais de fármacos empregando a reação de Heck

A (±)-Indatralina (Lu 19-005) (63) é um potente psicoativo terapêutico com atividade inibitória para reabsorção de monoaminas, incluindo transportadores de dopamina e serotonina,4848 Bogeso, K. P.; Christensen, A. V.; Hyttel, J.; Liljefors, T.; J. Med. Chem. 1985, 28, 1817. e que possui efeito inibitório em consumo de cocaína por macacos.4949 Negus, S. S.; Brandt, M. R.; Mello, N. K.; J. Pharmacol. Exp. Ther. 1999, 291, 60. Para sua síntese formal, Correia e colaboradores desenvolveram um método eficaz e estereosseletivo para a preparação de β,β-di-aril-acrilatos em rendimentos elevados, empregando para tal uma reação de Heck-Matsuda entre cinamato de metila (65) com sais tetra-flúor-boratos de arenodiazônio.5050 Pastre, J. C.; Correia, C. R. D.; Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1217. Após uma extensa investigação, as melhores condições reacionais foram aquelas obtidas através do uso de metanol como solvente e acetato de Pd(II) como catalisador (10 mol%), sem a adição de base. Notou-se que as melhores diastereoseletividades foram alcançadas através da reação com sais de arenodiazônio contendo grupos retiradores de elétrons, demonstrando uma acentuada dependência da diastereosseletividade da reação de Heck-Matsuda com a natureza eletrônica do eletrófilo empregado. Desenvolvida a metodologia, a síntese formal da (±)-Indatralina (63) iniciou pela arilação de Heck-Matsuda entre 64 e o tetra-flúor-borato de 3,4-dicloro-benzenodiazônio (65), levando ao β,β-di-aril-acrilato 66 (Esquema 15). Uma sequência de transformações (hidrogenação, hidrólise básica e posterior ciclização em meio ácido) forneceu o conhecido precursor 67,5151 Froimowitz, M.; Wu, K. M.; Moussa, A.; Haidar, R. M.; Jurayj, J.; George, C.; Gardner, E. L.; J. Med. Chem. 2000, 43, 4981. já empregado para a síntese da (±)-Indatralina (63) e, portanto, representando sua síntese formal.

Esquema 15
Síntese formal da (±)-Indatralina (63) por Correia e col.

Empregando a mesma metodologia, Correia e colaboradores puderam obter a síntese da (±)-Sertralina (Zoloft ®) (68). O interesse da preparação desta substância advém do uso comercial do fármaco, empregado para tratamentos de depressão e dependência.5252 MacQueen, G.; Born, L.; Steiner, M.; CNS Drug Rev. 2001, 7, 1. O intermediário ácido di-arilado 69 foi submetido a uma homologação empregando o protocolo de Arndt-Eistert, fornecendo o ácido homologado 70 em 73% de rendimento para as 4 etapas. Ciclização com ácido clorossulfônico permitiu a preparação da tetralona 71, a qual pode ser convertida à (±)-Sertralina (68) através de condições descritas na literatura5353 Davies, H. M. L.; Stafford, D. G.; Hansen, T.; Org. Lett. 1999, 1, 233. (Esquema 16).

Esquema 16
Síntese formal da (±)-Sertralina (68) por Correia e col.

Outro trabalho envolvendo sais de arenodiazônios e acoplamentos Heck-Matsuda, agora com aminas alílicas,5454 Prediger, P.; Barbosa, L. F.; Génisson, Y.; Correia, C. R. D.; J. Org. Chem. 2011, 76, 7737. foi a síntese da Naftifina (72), um fármaco comercial com atividade anti-fúngica,5555 Stütz, A.; Georgepoulos, A.; Granitzer, W.; Petrany, G.; Berney, D.; J. Med. Chem. 1986, 29, 112. e das Abamina (73) e Abamina SG (74), inibidores da biossíntese de ácido absícico,5656 Han, S. Y.; Kitahata, N.; Saito, T.; Kobayashi, M.; Shinozaki, K.; Yoshida, S.; Asami, T.; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 3033. publicada em 2011 por Correia e colaboradores. A metodologia desenvolvida permitiu o acoplamento em condições suaves, com excelentes régio e esterosseletividades. A síntese teve como etapa-chave a reação de acoplamento de Heck-Matsuda entre carbamato de metila da alil-amina 75 e o sal de benzenodiazônio 32, fornecendo o aduto de Heck 76 em 85% de rendimento com controle régio e estereoquímico do isômero E. Finalmente, a redução do grupo carbometóxi com LiAlH4, em 87% de rendimento, levou à síntese total da Naftifina (72), que foi obtida em apenas quatro etapas em um rendimento total de 68% (Esquema 17).

Esquema 17
Síntese total da Naftifina (72) por Correia e col.

Para a síntese das Abaminas (73) e (74), foi preparada a alil-benzamida 77, a qual foi submetida às condições de arilação de Heck-Matsuda anteriormente otimizadas com o tetra-flúor-borato de 3,4-dimetóxi-benzenodiazônio (4). O produto desejado 78 foi obtido em um rendimento de 84%, com total controle régio e estereoquímico do isômero E (Esquema 18). A partir deste aduto de Heck, as sínteses da Abamina (73) e da Abamina SG (74) foram finalizadas em duas etapas, permitindo suas sínteses totais em cinco etapas e em 53% e 55% de rendimento global, respectivamente.

Esquema 18
Sínteses totais da Abamina (74) e da Abamina SG (75) por Correia e col.

Tendo já sido desenvolvida a arilação de Heck-Matsuda com derivados do tipo cinamatos, Correia e colaboradores expandiram esta metodologia para orto-hidróxi-derivados. Esta modificação permitiu uma eficiente estratégia de acesso a 4-aril-cumarinas,5757 Barancelli, D. A.; Salles Jr, A. G.; Taylor, J. G.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2012, 14, 6036. realizando uma concisa síntese total da (R)-Tolterodina (79), uma droga anti-muscarínica empregada em tratamento de incontinência urinária,5858 Wefer, J.; Truss, M. C.; Jonas, U.; World J. Urol. 2001, 19, 312. em quatro etapas e em elevado rendimento global (30%) (Esquema 19). A síntese iniciou-se pela reação Heck-Matsuda entre o éster orto-hidróxi-cinamato (80) e o sal de arenodiazônio 81, sob condições otimizadas, para fornecer a 6-metil-4-fenil-cumarina (82), em 63% de rendimento isolado após duas etapas. Instalação do centro estereogênico através de redução assimétrica, e posterior reação de aminação redutiva encerraram a preparação da (R)-Tolterodina (79).

Esquema 19
Síntese total da (R)-Tolterodina (79) por Correia e col.

VPC01091 (83) é um agonista seletivo para o receptor da esfingosina-1-fosfato do subtipo 1 (S1P1),5959 Zhu, R.; Snyder, A. H.; Kharel, Y.; Schaffter, L.; Sun, Q.; Kennedy, P. C.; Lynch, K. R.; Macdonald, T. L.; J. Med. Chem. 2007, 50, 6428. e pertence a uma classe de drogas importantes no tratamento de esclerose múltipla, por possuir poucos efeitos colaterais. Devido a sua complexidade, sua síntese se tornou um grande desafio, sendo necessário o desenvolvimento de uma versão diastereosseletiva da reação de Heck-Matsuda, o que foi alcançado pelo grupo do professor Correia em 2012.6060 Oliveira, C. C.; Santos, E. A. F.; Nunes, J. H. B.; Correia, C. R. D.; J. Org. Chem. 2012, 77, 8182. Carbamatos ciclopentenoicos foram arilados, fornecendo uma série de ciclopentenos em excelentes syn-diastereosseletividades (>85:15). Os autores postulam que a coordenação do metal na mesma face do grupo carbamato seria a origem da seletividade observada. Deste modo, a reação de arilação de Heck-Matsuda entre o carbamato cíclico 84 (obtido a partir do malonato de dimetila em 4 etapas e 61% de rendimento) e o tetra-flúor-borato de 4-octil-benzenodiazônio (85), realizada na presença de Pd2(dba)3 (4 mol%) e AcONa (3 eq.) em benzonitrila, forneceu o aduto Heck 86 em 90% de rendimento e boa seletividade syn:anti (88:12) (Esquema 20). Uma série de manipulações sintéticas permitiu a transformação deste aduto ao VPC01091 (83) em um total de 5 etapas e 40% de rendimento total.6161 Uma síntese alternativa, envolvendo o acoplamento do carbamato cíclico 84 com o tetra-flúor-borato de 4-iodo-benzenodiazônio, foi realizada pelos autores e também levou à síntese do VPC01091 (83), após um acoplamento de Sonogashira entre o aduto formado e oct-1-ino, seguido de posteriores transformações. Esta versão, apesar de ser mais flexível e de possibilitar a síntese de derivados com diferentes substituintes na posição 4 do grupo arila, forneceu o alvo em rendimentos inferiores e em uma sequência sintética mais longa.

Esquema 20
Síntese total da VPC01091 (83) por Correia e col.

Reação de Stille

A reação de Stille, ou o acoplamento Migita-Kosugi-Stille, é uma reação química de acoplamento de um composto organo-estanho com uma variedade de eletrófilos orgânicos catalisado por paládio, para formar uma nova ligação sigma C-C (Esquema 21).

Esquema 21
Esquema genérico das reações de Stille

O primeiro relato de um acoplamento de halogenetos com organo-estanho deu-se em 1976, descrito por C. Eaborn e colaboradores.6262 Azarian, D.; Dua, S. S.; Eaborn, C.; Walton, D. R. M.; J. Organomet. Chem. 1976, 117, 55. No ano seguinte, M. Kosugi e T. Migita expandiram esse procedimento para acoplamentos entre cloretos de acila e reagentes de alquil-estanho, gerando produtos em bons rendimentos (53 a 87%).6363 Kosugi, M.; Shimizu, Y.; Migita, T.; Chem. Lett. 1977, 1423. Já no início dos anos 80, J. K. Stille utilizou compostos de organo-estanho para a síntese de cetonas empregando condições reacionais muito mais brandas do que Migita e em rendimentos significativamente superiores. O acoplamento Stille6464 Milstein, D.; Stille, J. K.; J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636. tornou-se uma ferramenta poderosa na síntese de novas ligações C-C e uma parte desse sucesso está relacionada aos precursores do organo-estanho, pois possuem algumas características importantes: i) toleram uma ampla variedade de grupos funcionais; ii) não são sensíveis à umidade ou oxigênio, ao contrário de outros compostos organometálicos reativos; e iii) são facilmente preparados, isolados e armazenados. Contudo, apresentam alguns inconvenientes, que são sua alta toxicidade e dificuldade para remoção de traços de subprodutos de estanho a partir da mistura reacional.

O ciclo catalítico mais aceito para a reação de Stille envolve a adição oxidativa de um halogeneto a um catalisador de paládio, seguido de transmetalação deste com o reagente de organo-estanho. A etapa seguinte é descrita como uma eliminação redutiva, com a formação do produto de acoplamento e o catalisador de paládio sendo regenerado (Figura 2).

Figura 2
Ciclo catalítico geral da reação de Stille

A Crocacina C (87) é um, dentre quatro produtos naturais, que são normalmente encontrados nos extratos das Chondromyces crocatus e Chondromyces pediulatus, que inibem moderadamente o crescimento de algumas bactérias Gram-positivas, bem como fungos e leveduras.6565 Kunze, B.; Jansen, R.; Hofle, G.; Reichenbach, H.; J. Antibiot. 1994, 47, 881.,6666 Jansen, R.; Washausen, P.; Kunze, B.; Reichenbach, H.; Hofle, G.; Eur. J. Org. Chem. 1999, 1085. Para realizar sua síntese total, no início dos anos 2000, Dias e colaboladores,6767 Dias, L. C.; Oliveira, L. G.; Org. Lett. 2001, 3, 3951. da UNICAMP/SP, projetaram empregar o acoplamento de Stille como etapa-chave. Para a síntese dos fragmentos envolvidos na reação de acoplamento cruzado, a E-vinil-estanana 88 foi preparada em 3 etapas e 50% de rendimento, a partir do 2-butinoato de etila (Esquema 22). O fragmento mais complexo, o iodeto E-vinilico 89, necessitou de 14 etapas para ser sintetizado, e foi obtido em excelentes 23% de rendimento global. A reação de acoplamento de Stille entre a E-vinil-estanana 88 com o iodeto E-vinílico 89 foi realizada em NMP a 60 ºC, com uma quantidade catalítica de Pd2(dba)3 e na presença de AsPh3, proporcionando a (+)-Crocacina C (87) em 69% de rendimento, após purificação por cromatografia em coluna de sílica gel. Deste modo, a síntese do composto 88 foi alcançada em 15 etapas, em um rendimento global de 16%.

Esquema 22
Síntese total da (+)-Crocacina C (87) por Dias e col.

Para a síntese da (+)-Crocacina D (90), um membro mais complexo da família das crocacinas, Dias e colaboradores6868 Dias, L. C.; Oliveira, L. G.; Vilcachagua, D.; Nigsch, F.; J. Org. Chem. 2005, 70, 2225. aproveitaram sua síntese anterior da (+)-Crocacina C (87). Como a (+)-Crocacina D (90) possui um grupo substituinte na amida presente na estrutura de 87, a síntese total se deu pela união entre o produto natural anteriormente preparado, através de acoplamento de Stille, agora em condições otimizadas, e o fragmento iodeto Z-vinílico 91 (preparado em 10 etapas e 32% de rendimento global a partir do diol 92). A síntese assimétrica convergente de 90 se deu pelo eficiente acoplamento entre a (+)-Crocacina C (87) e o (Z)-vinil iodeto 91, mediado por cobre,6969 Jiang, L.; Job, G. E.; Klapars, A.; Buchwald, S. L.; Org. Lett. 2003, 5, 3667. levando à obtenção da (+)-Crocacina D (90) em 67% de rendimento (Esquema 23). A síntese total foi realizada em 16 etapas e 14% de rendimento global.

Esquema 23
Síntese total da (+)-Crocacina D (90) por Dias e col.

As (-)-Basiliskamida A (93) e (-)-Basiliskamida B (94) são policetídeos isolados da bactéria marinha PNG-276, encontrada na costa da Papua Nova Guiné.7070 Barsby, T.; Kelly, M. T.; Andersen, R.; J. Nat. Prod. 2002, 65, 1447. Estes policetídos apresentam potente atividade antifúngica in vitro contra Cândida albicans e Aspergillus fumigatus, similar à Amfotericina B. Dias e colaboradores realizaram a síntese total dessas moléculas, empregando a reação de Stille como etapa-chave. A primeira destas sínteses reportada foi a da (-)-Basiliskamida B (94), em 2008, que envolveu 12 etapas produzindo o produto desejado em rendimento global de 6%.7171 Dias, L. C.; Gonçalves, C. C. S.; Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 1017. A etapa de acoplamento cruzado Stille deu-se entre a E-vinil-estanana 95, preparada em 2 etapas e 20% de rendimento, a partir do propiolato de etila, e o iodeto E-vinílico 96, que requereu um total de 12 etapas e foi construído em 9% de rendimento global. O acoplamento foi realizado em DMF e com uma quantidade catalítica (5 mol%) de Pd(MeCN)2Cl2, à 25 ºC, e proporcionou o aduto de Stille 97 em 69% de rendimento após purificação por cromatografia em coluna de sílica (Esquema 24). A conclusão da síntese foi efetuada com a remoção do isopropilideno-cetal com AcOH 80%, fornecendo o diol 98, seguido da acilação seletiva do oxigênio menos impedido com cloreto de E-cinamoíla, levando à (-)-Basiliskamida B (94). Para a síntese da (-)-Basiliskamida A (93), que difere de 94 apenas pela posição do grupo cinamoíla, Dias e colaboradores utilizaram da maior reatividade da hidroxila em C7 para protegê-la antes da reação de esterificação.7272 Dias, L. C.; Jardim, L. S. A.; Ferreira, A. A.; Soarez, H. U.; J. Braz. Chem. Soc. 2001, 12, 463. Assim, reação do diol 98 com TES-Cl permitiu a proteção da hidroxila mais desimpedida, deixando a hidroxila em C9 livre para a posterior reação de esterificação, fornecendo o intermediário 99. Posterior remoção do protetor de silício com HF, forneceu a (-)-Basiliskamida A (93) em 42% de rendimento e 4 etapas a partir do aduto de Stille 97.

Esquema 24
Sínteses totais das (-)-Basiliskamidas B (94) e A (93) por Dias e col.

Reação de Negishi

Em 1976, Ei-ichi Negishi e colaboradores investigaram o acoplamento cruzado envolvendo reagentes organo-alumínio, inicialmente empregando Ni e Pd como catalisadores.7373 Baba, S.; Negishi, E.; J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 6729. A pesquisa extensiva por Negishi mostrou que os melhores resultados são obtidos quando os reagentes de organo-alumínio são trocados por reagentes de organo-zinco e acoplados na presença de Ni e Pd. É uma reação versátil para acoplamentos cruzados de vários halogenetos de vinila (arila, alquenila e alquinila) com reagentes organo-zinco,7474 Negishi, E.; King, A. O.; Okukado, N.; J. Org. Chem. 1977, 42, 1821. que formam ligações carbono-carbono (C-C) no processo. Um catalisador de paládio é geralmente mais eficiente, embora o níquel também possa ser empregado (Esquema 25).

Esquema 25
Esquema genérico das reações de Negishi

Algumas características gerais da reação são as seguintes: i) tanto fosfinas de paládio como as de níquel funcionam bem como catalisadores. No entanto, os complexos de paládio tendem a fornecer rendimentos e estereosseletividade melhores, e sua tolerância com grupos funcionais é superior; ii) os catalisadores ativos de Ni(0) e Pd(0) são relativamente instáveis, mas estes podem ser gerados in situ a partir de complexos mais estáveis de Ni(II) e Pd(II) empregando um agente redutor (por exemplo, 2 equivalentes de DIBAL-H ou n-BuLi); iii) os vários reagentes de organo-zinco podem ser preparados por reação direta do halogeneto orgânico com metal de zinco ou zinco metálico ativado ou por transmetalação do correspondente organolítio ou reagente de Grignard com um halogeneto de zinco (ZnX2); iv) outras vantagens da utilização de organo-zincos incluem: elevada reatividade, elevadas régio e estereosseletividade, ampla aplicabilidade, poucas reações laterais e quase nenhuma toxicidade. Uma das limitações do acoplamento cruzado de Negishi é que alquil-zincos secundários e terciários podem sofrer isomerização, além da reação com CO através de reações de inserção. O mecanismo do acoplamento é análogo aos de outros acoplamentos mediados por paládio (Figura 3), e tem como etapas distintas: i) adição oxidativa do haleto orgânico à espécie de Pd(0) para formar Pd(II); ii) transmetalação; e iii) eliminação redutiva para formar a ligação C-C e regeneração do catalisador de Pd(0).

Figura 3
Ciclo catalítico geral baseado no Pd da reação de Stille

Um exemplo de versatilidade da reação de Negishi na síntese total de um produto de interesse foi descrita pelo professor Pilli e colaboradores,7575 Pilli, R. A.; Robello, L. G.; J. Braz. Chem. Soc. 2004, 15, 938. em trabalho desenvolvido na UNICAMP/SP, em seus estudos visando a síntese do (Z)-Tamoxifeno (100), um agente anti-estrogênico de uso clínico na terapia do câncer de mama.7676 Harper, M. J. K.; Walpole, A. L.; Nature 1966, 212, 87. A síntese teve início a partir do 4-iodo-fenol (101), sendo necessárias 6 etapas (58% de rendimento global) para a síntese do intermediário dibromado 102 que seria utilizado no duplo acoplamento Negishi. A reação levou à síntese do desejado (Z)-Tamoxifeno (100), junto com o seu isômero (E), este último através de uma reação competitiva de syn-carbopaladação. A síntese completa envolveu 7 etapas e foi alcançada em 30% de rendimento total, com seletividade 2,3:1 dos isômeros geométricos (Z:E), respectivamente (Esquema 26).

Esquema 26
Sínteses totais dos (Z) e (E)-Tamoxifenos (100) por Pilli e col.

A síntese do (Z)-Tamoxifeno (100) também foi realizada pelo grupo do prof. Monteiro e colaboradores, em estudos realizados na UFRGS/RS. Em sua estratégia sintética,7777 Monteiro, A. L.; Nunes, M. C.; Limberger, J.; Poersch, S.; Seferin, M.; Synthesis, 2009, 16, 2761. a preparação do composto alvo teve início pelo trans-estilbeno (103). A olefina foi submetida a condições de acoplamento de Heck, empregando um sistema catalítico composto de Pd(OAc)2 e P(o-tolil)3, com o bromobenzeno 104, fornecendo o tri-aril-alceno 105, em altos rendimento e seletividade (Esquema 27). Bromação de 105 levou ao bromo-tri-arilalceno, o qual foi submetido ao protocolo de acoplamento cruzado de Negishi com EtZnCl, empregando tol-BINAP como ligante do catalisador Pd(OAc)2. Este último acoplamento permitiu a síntese do (Z)-Tamoxifeno (100), junto com seu isômero (E), em 74% de rendimento e seletividade final de 65:35 (Z:E). O uso de dois acoplamentos mediados por paládio permitiu a síntese do alvo em apenas 3 etapas e 57% de rendimento global.7878 Os autores também realizaram a síntese do (Z)-Tamoxifeno (100) através de uma rota que envolveu bromação do trans-estilbeno, desidrobrominação, reação de Suzuki, bromação e finalmente acoplamento de Negishi. No entanto, esta rota envolveu 5 etapas e rendimento global inferior (40%).

Esquema 27
Sínteses totais dos (Z) e (E)-Tamoxifenos (100) por Monteiro e col.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os complexos de metais de transição têm um papel fundamental na formação de ligações carbono-carbono em sínteses totais. Os mesmos possibilitam rápido e eficiente acesso a moléculas de alta complexidade, várias com significativas importâncias de cunho científico, econômico e/ou social. Como visto nas várias sínteses desenvolvidas por pesquisadores brasileiros, as etapas mediadas pelos catalisadores de paládio foram essenciais na produção dos compostos em questão. Além disso, nota-se que os estudos e aplicação destas metodologias encontram-se bem consolidados e otimizados.

Pelos vários exemplos mostrados nesta revisão, percebe-se que a comunidade sintética brasileira tem sabido aproveitar as potencialidades dos acoplamentos cruzados mediados por paládio para a síntese de estruturas complexas. Esta ação demonstra, claramente, o amadurecimento de nossos pesquisadores, que cada dia mais buscam, no arcabouço das recentes metodologias, os métodos mais eficientes de formação de ligações carbono-carbono. Isso quando não estão criando novas metodologias! A produção dita "nacional" alcança os melhores periódicos, conquistou respeito além de nossas fronteiras e rivaliza, em seus feitos, com sínteses totais do mais alto nível internacional.7979 Durante a submissão desta revisão, o prof. Luiz Carlos Dias publicou a síntese do (-)-Marinisporolídeo C, talvez a maior e mais complexa molécula sintetizada em território nacional, na qual foi empregada a reação de Stille como uma das etapas chave: Dias, L. C.; de Lucca, E. C., Jr; Org. Lett. 2015, 17, 6278. Esta transformação, que se consolidou nos últimos 20-30 anos, nos permite projetar um futuro ainda mais brilhante para a comunidade sintética orgânica brasileira. Que os digam, por exemplo, os Brazilian Meeting on Organic Synthesis, o conhecido BMOS, um evento organizado pelos químicos orgânicos sintéticos brasileiros, e que tem alcançado o mais alto reconhecimento internacional,8080 Comasseto, J. V.; Pilli, R. A.; Simonelli, F.; J. Braz. Chem. Soc. 2001, 12, 565.,8181 O evento Brazilian Meeting on Organic Synthesis possui uma página dedicada na internet: http://www.bmos.com.br/
http://www.bmos.com.br/...
sendo outro excelente exemplo da capacidade desta comunidade.

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    Este artigo é dedicado ao professor Ronaldo Aloise Pilli (UNICAMP) pela passagem de seu 60º aniversário.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à FAPESB, CNPq e INCT E&A pelo suporte. G. S. B. Silva agradece à CAPES pela bolsa de doutorado. Os autores também agradecem a leitura atenta e sugestões dos professores J. M. David e V. B. Riatto.

REFERÊNCIAS

  • 1
    Correia, C. R. D.; Costa, P. R. R.; Ferreira, V. F.; Quim. Nova 2002, 25, 82.
  • 2
    Crabtree, R. H.; The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 4ª ed., John Wiley & Sons: Hoboken, 2005.
  • 3
    Hunt, L. B.; Platinum Met. Rev. 1984, 28, 76.
  • 4
    Zeise, W. C.; Ann. Phys. (Poggendorff) 1827, 2, 632.
  • 5
    West, M. N. F.; Colenso, S. J. F.; Sketches from the Life of Edward Frankland, Spottiswoode & Company: London, 1902, p. 185.
  • 6
    Princival, J. L.; Dos Santos, A. A.; Comasseto, J. V.; J. Braz. Chem. Soc. 2010, 21, 2042.
  • 7
    Gusevskaya, E. V.; Quim. Nova 2003, 26, 242.
  • 8
    Masters, C.; Homogeneous Transition-metal Catalysis: a Gentle Art, Chapman and Hall: New York, 1981.
  • 9
    Batalha, P. N.; Sagrillo, F. S.; Gama, I. L.; Rev. Virtual Quim. 2014, 6, 494.
  • 10
    Brocksom, T. J.; Alves, L. C.; Wulf, G. D.; Desiderá, A. L.; Oliveira, K. T.; Química Nova na Escola 2010, 32, 233.
  • 11
    Foram consideradas apenas as sínteses totais realizadas e lideradas por pesquisadores brasileiros em laboratórios no Brasil. Há, certamente, um número bem superior de excelentes sínteses não descritas nesta revisão, para as quais pedimos desculpas pela exclusão, mas que, devido à participação de grupos estrangeiros (contando com brasileiros em estágios de Pós-Doc ou como visitantes), resolvemos desconsiderar.
  • 12
    Pilli, R. A.; Comasseto, J. V.; Ferreira, J. T. B.; Organic synthesis in Brazil: an overview, EDUSP: São Paulo, 1994.
  • 13
    Heck, R. F.; J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5518.
  • 14
    Mirozoki, T.; Mori, K.; Ozaki, A.; Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 581.
  • 15
    Heck, R. F.; Nolley, J. P.; J. Org. Chem. 1972, 37, 2320.
  • 16
    Bradshaw, M.; Chem. Commun. 2011, 47, 12292.
  • 17
    Yoda, H.; Nakajima, T.; Takabe, K.; Tetrahedron Lett. 1996, 37, 5531.
  • 18
    Oliveira, D. F.; Severino, E. A.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 1999, 40, 2083.
  • 19
    Severino, E. A.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2000, 2, 3039.
  • 20
    Garcia, A. L. L.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 2003, 44, 1553.
  • 21
    Buku, A.; Faulstich, H.; Wieland, T.; Dabrowski, K.; Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1980, 77, 2370.
  • 22
    Taylor, S. W.; Waite, J. H.; Ross, M. M.; Shabanowitz, J. Hunt, D. F.; J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10803.
  • 23
    Asano, N.; Nash, R. J.; Molyneux, R. J.; Fleet, G. W.; Tetrahedron: Asymmetry 2000, 11, 1645.
  • 24
    Hoshino, O. In The Amaryllidaceae alkaloids Cordell, G. A., ed.; Academic Press: San Diego, 1998, Vol. 51, pp 323-424.
  • 25
    Torres, J. C.; Pinto, A. C.; Garden, S. J.; Tetrahedron 2004, 60, 9889.
  • 26
    Jeffery, T.; Tetrahedron 1996, 52, 10113.
  • 27
    Rudi, A.; Evans, T.; Aknin, M.; Kashman, Y.; J. Nat. Prod. 2000, 63, 832.
  • 28
    Rudi, A.; Goldberg, I.; Stein, Z.; Frolow, F.; Benayahu, Y.; Schleyer, M.; Kashman, Y.; J. Org. Chem. 1994, 59, 999.
  • 29
    Burtoloso, A. C. B.; Garcia, A. L. L.; Miranda, K. C.; Correia, C. R. D.; Synlett 2006, 18, 3145.
  • 30
    Canto, K.; da Silva Ribeiro, R.; Biajoli, A. F. P.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem. 2013, 8004.
  • 31
    Taylor, J. G.; Moro, A. V.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem 2011, 1403.
  • 32
    Li, G. Y.; Angew. Chem., Int. Ed 2001, 40, 1513.
  • 33
    Yadav, J. S.; Krishnam, R.; Purushotama, R.; Rajaiah, G.; Tetrahedron: Asymmetry 2005, 16, 3283.
  • 34
    de Fátima, A.; Modolo, L. V.; Conegero, L. S.; Pilli, R. A.; Ferreira, C. V.; Khon, L. K.; de Carvalho, J. E.; Curr. Med. Chem 2006, 13, 3371.
  • 35
    Meira, P. R. R.; Moro, A. V.; Correia, C. R. D.; Synthesis 2007, 15, 2279.
  • 36
    Capon, R. J.; Macleod, J. K.; Scammells, P. J.; Tetrahedron 1986, 42, 6545.
  • 37
    Silva, L. F.; Craveiro, M. V.; Org. Lett. 2008, 10, 5417.
  • 38
    Moro, A. V.; Cardoso, F. S. P.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2009, 11, 3642.
  • 39
    Bilia, A. R.; Gallori, S.; Vincieri, F. F.; Life Sci. 2002, 70, 2581.
  • 40
    Bilia, A. R.; Scalise, L.; Bergonzi, M. C.; Vincieri, F. F.; J. Chromatogr. B 2004, 812, 203.
  • 41
    Coté, C. S.; Kor, C.; Cohen, J.; Auclair, K.; Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004, 322, 147.
  • 42
    Soldi, C.; Moro, A. V.; Pizzolatti, M. G.; Correia, C. R. D.; Eur. J. Org. Chem. 2012, 3607.
  • 43
    Pizzolatti, M. G.; Cunha, A.; Pereira, W. S.; Delle Monache, F.; Syst. Ecol. 2004, 32, 603.
  • 44
    Pizzolatti, M. G.; Luciano, C.; Delle Monache, F.; Phytochemistry 2000, 55, 819.
  • 45
    Sangnoi, Y.; Sakulkeo, O.; Yuenyongsawad, S.; Kanjana-opas, A.; Ingkaninan, K.; Plubrukarn, A.; Suwanborirux, K.; Mar. Drugs 2008, 6, 578.
  • 46
    Okanya, P. W.; Mohr, K. L.; Gerth, K.; Jansen, R.; Müller, R.; J. Nat. Prod. 2011, 74, 603.
  • 47
    Schwalm, C. S.; Correia, C. R. D.; Tetrahedron Lett. 2012, 53, 4836.
  • 48
    Bogeso, K. P.; Christensen, A. V.; Hyttel, J.; Liljefors, T.; J. Med. Chem. 1985, 28, 1817.
  • 49
    Negus, S. S.; Brandt, M. R.; Mello, N. K.; J. Pharmacol. Exp. Ther. 1999, 291, 60.
  • 50
    Pastre, J. C.; Correia, C. R. D.; Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1217.
  • 51
    Froimowitz, M.; Wu, K. M.; Moussa, A.; Haidar, R. M.; Jurayj, J.; George, C.; Gardner, E. L.; J. Med. Chem. 2000, 43, 4981.
  • 52
    MacQueen, G.; Born, L.; Steiner, M.; CNS Drug Rev. 2001, 7, 1.
  • 53
    Davies, H. M. L.; Stafford, D. G.; Hansen, T.; Org. Lett. 1999, 1, 233.
  • 54
    Prediger, P.; Barbosa, L. F.; Génisson, Y.; Correia, C. R. D.; J. Org. Chem. 2011, 76, 7737.
  • 55
    Stütz, A.; Georgepoulos, A.; Granitzer, W.; Petrany, G.; Berney, D.; J. Med. Chem. 1986, 29, 112.
  • 56
    Han, S. Y.; Kitahata, N.; Saito, T.; Kobayashi, M.; Shinozaki, K.; Yoshida, S.; Asami, T.; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 3033.
  • 57
    Barancelli, D. A.; Salles Jr, A. G.; Taylor, J. G.; Correia, C. R. D.; Org. Lett. 2012, 14, 6036.
  • 58
    Wefer, J.; Truss, M. C.; Jonas, U.; World J. Urol. 2001, 19, 312.
  • 59
    Zhu, R.; Snyder, A. H.; Kharel, Y.; Schaffter, L.; Sun, Q.; Kennedy, P. C.; Lynch, K. R.; Macdonald, T. L.; J. Med. Chem. 2007, 50, 6428.
  • 60
    Oliveira, C. C.; Santos, E. A. F.; Nunes, J. H. B.; Correia, C. R. D.; J. Org. Chem. 2012, 77, 8182.
  • 61
    Uma síntese alternativa, envolvendo o acoplamento do carbamato cíclico 84 com o tetra-flúor-borato de 4-iodo-benzenodiazônio, foi realizada pelos autores e também levou à síntese do VPC01091 (83), após um acoplamento de Sonogashira entre o aduto formado e oct-1-ino, seguido de posteriores transformações. Esta versão, apesar de ser mais flexível e de possibilitar a síntese de derivados com diferentes substituintes na posição 4 do grupo arila, forneceu o alvo em rendimentos inferiores e em uma sequência sintética mais longa.
  • 62
    Azarian, D.; Dua, S. S.; Eaborn, C.; Walton, D. R. M.; J. Organomet. Chem. 1976, 117, 55.
  • 63
    Kosugi, M.; Shimizu, Y.; Migita, T.; Chem. Lett. 1977, 1423.
  • 64
    Milstein, D.; Stille, J. K.; J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636.
  • 65
    Kunze, B.; Jansen, R.; Hofle, G.; Reichenbach, H.; J. Antibiot. 1994, 47, 881.
  • 66
    Jansen, R.; Washausen, P.; Kunze, B.; Reichenbach, H.; Hofle, G.; Eur. J. Org. Chem. 1999, 1085.
  • 67
    Dias, L. C.; Oliveira, L. G.; Org. Lett. 2001, 3, 3951.
  • 68
    Dias, L. C.; Oliveira, L. G.; Vilcachagua, D.; Nigsch, F.; J. Org. Chem. 2005, 70, 2225.
  • 69
    Jiang, L.; Job, G. E.; Klapars, A.; Buchwald, S. L.; Org. Lett. 2003, 5, 3667.
  • 70
    Barsby, T.; Kelly, M. T.; Andersen, R.; J. Nat. Prod. 2002, 65, 1447.
  • 71
    Dias, L. C.; Gonçalves, C. C. S.; Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 1017.
  • 72
    Dias, L. C.; Jardim, L. S. A.; Ferreira, A. A.; Soarez, H. U.; J. Braz. Chem. Soc. 2001, 12, 463.
  • 73
    Baba, S.; Negishi, E.; J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 6729.
  • 74
    Negishi, E.; King, A. O.; Okukado, N.; J. Org. Chem. 1977, 42, 1821.
  • 75
    Pilli, R. A.; Robello, L. G.; J. Braz. Chem. Soc. 2004, 15, 938.
  • 76
    Harper, M. J. K.; Walpole, A. L.; Nature 1966, 212, 87.
  • 77
    Monteiro, A. L.; Nunes, M. C.; Limberger, J.; Poersch, S.; Seferin, M.; Synthesis, 2009, 16, 2761.
  • 78
    Os autores também realizaram a síntese do (Z)-Tamoxifeno (100) através de uma rota que envolveu bromação do trans-estilbeno, desidrobrominação, reação de Suzuki, bromação e finalmente acoplamento de Negishi. No entanto, esta rota envolveu 5 etapas e rendimento global inferior (40%).
  • 79
    Durante a submissão desta revisão, o prof. Luiz Carlos Dias publicou a síntese do (-)-Marinisporolídeo C, talvez a maior e mais complexa molécula sintetizada em território nacional, na qual foi empregada a reação de Stille como uma das etapas chave: Dias, L. C.; de Lucca, E. C., Jr; Org. Lett 2015, 17, 6278.
  • 80
    Comasseto, J. V.; Pilli, R. A.; Simonelli, F.; J. Braz. Chem. Soc. 2001, 12, 565.
  • 81
    O evento Brazilian Meeting on Organic Synthesis possui uma página dedicada na internet: http://www.bmos.com.br/
    » http://www.bmos.com.br/

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Ago 2016

Histórico

  • Recebido
    25 Nov 2015
  • Aceito
    02 Mar 2016
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