Síntesis de derivados indólicos y estudio de los índices locales de reactividad Fukui

Abstract

En este trabajo se buscó correlacionar los resultados experimentales con un soporte teórico a través de la realización de cálculos computacionales, específicamente, la síntesis de compuestos derivados del indol con el estudio de los índices locales de reactividad Fukui para predecir los sitios más reactivos y la influencia de diferentes sustituyentes sobre dicha reactividad. Además, se realizó el análisis de las propiedades termodinámicas, se calcularon los estados de transición involucrados y las distancias de enlace que apoyan el mecanismo propuesto para la formación del compuesto inesperado 16. Los compuestos sintetizados, cetonas aromáticas alpha,beta-insaturadas 15a-b, conocidas comúnmente como chalconas se obtuvieron por medio de la condensación de Claisen-Schmidt a partir del indol-3-carboxaldehído y cetonas aromáticas p-sustituidas. Un tercer compuesto 16, generado de forma imprevista se explica como resultado de una posterior electrociclación de la chalcona indólica esperada 15c. Las mejores condiciones de reacción encontradas para llevar a cabo la condensación de Claisen-Schmidt involucraron un medio básico, reflujo a temperatura aproximada de 75ºC, agitación magnética constante y tiempo promedio de reacción de 14 horas. La separación y purificación se efectúo a través de cromatografía preparativa para los productos 15a-b y por medio de una columna cromatográfica para el compuesto 16. La caracterización espectroscópica de los compuestos 15a-b y 16 fue alcanzada a través de técnicas como la resonancia magnética nuclear (1H- y 13C-RMN) y cromatografía de gases acoplada a masas. Con respecto al estudio teórico, los cálculos se realizaron al nivel de teoría semiempírico AM1 utilizando el paquete computacional Spartan-Pro para el análisis conformacional de reactivos, estados de transición y productos. Para sus posteriores optimizaciones se empleó el programa Gaussian 98 al nivel de teoría B3LYP/6-31G(d). Para el cálculo de los índices locales de reactividad Fukui, se implementó el software diseñado por el Doctor Eduardo Chamorro Jiménez, integrante del Grupo de Fisicoquímica Molecular de la Universidad Andrés Bello, Santiago de Chile, logrando identificar los sitios más reactivos susceptibles de adiciones nucleofílicas y electrofílicas en los productos 15a-b y 15c (producto intermedio en la formación del producto obtenido 16). / Abstract. In this work it's sought to correlate the experimental results with theoretical support by carrying out computer calculations, specifically, the synthesis of derivative compounds from indole with the study of local reactivity Fukui index to predict the most reactive centers and the influence of different substituents on the reactivity. Furthermore, the thermodynamic properties, the transition states envolved and the bond distances that support the proposed mechanism for the formation of the unexpected compound 16 were calculated and analyzed. The synthesized compounds, unsaturated-alpha,beta aromatic ketones 15a-b, commonly known as chalcones were obtained through the Claisen-Schmidt condensation from indole-3-carboxaldehyde and p-substituted aromatic ketones. 16 A third compound, unexpectedly generated is explained as a result of a subsequent electrocyclation of the provided indolic chalcone 15c. The best reaction conditions found to carry out the Claisen-Schmidt condensation involved a basic medium, reflux near to 75°c, constantly magnetic stirring and an average reaction time of 14 hours. Separation and purification were reached using preparative chromatography for the products 15a-b and through a chromatographic column for the compound 16. The spectroscopic characterization of compounds 15a-b and 16 was achieved through techniques such as nuclear magnetic resonance (1H-and 13C-NMR) and gas chromatography coupled to mass. With regard to the theoretical study, calculations were performed at the semiempiric level of theory AM1 using Spartan-Pro computational package for the conformational analysis of reactants, transition states and products. For subsequent optimizations it was used the Gaussian 98 program at the level of theory B3LYP/6-31G (d). For the calculation of the local reactivity Fukui index was implemented a software designed by Dr. Eduardo Chamorro Jimenez, member of the Group of Molecular Physical Chemistry, University Andres Bello, Santiago, Chile, it was achieved to identify the most reactive sites likely of nucleophilic and electrophilic additions in products 15a-b and 15c (an intermediate in the formation of the product 16).Maestrí