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Química Nova

versão impressa ISSN 0100-4042

Quím. Nova vol.33 no.10 São Paulo  2010

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422010001000021 

ARTIGO

 

Estudo das condições reacionais da reação de clivagem oxidativa de b-hidróxi éteres bicíclicos promovida por tetróxido de rutênio#

 

Study of the conditions of the ruthenium tetraoxide-promoted oxidative cleavage reaction of bicyclic b-hydroxy ethers

 

 

Helena M. C. FerrazI, ; Alexsandra C. ScalfoI; Bruno T. VilalbaII; Luiz S. Longo Jr.II, *

IInstituto de Química, Universidade de São Paulo, CP 26077, 05513-970 São Paulo - SP, Brasil
IIUniversidade Federal de São Paulo, Campus Diadema, Rua Prof. Artur Riedel, 275, 09972-270 Diadema - SP, Brasil

 

 


ABSTRACT

A systematic study of the reaction of β-hydroxy ethers with ruthenium tetraoxide (RuO4), generated in situ from ruthenium trichloride and sodium periodate, is presented, leading to nine-membered ring keto-lactones in moderate yields. Three different solvent systems - AcOEt/MeCN/H2O, MeCN/H2O and DMC/H2O - were studied leading to the desired products in lower yields than those obtained with the classical mixture of CCl4/MeCN/H2O, commonly used in reactions promoted by this oxidant. However, it is noteworthy that these new solvent systems represent greener alternatives to the chlorinated solvents used in the oxidative cleavage of β-hydroxy ethers by RuO4.

Keywords: medium ring lactones; oxidative cleavage; ruthenium tetraoxide.


 

 

INTRODUÇÃO

Nosso grupo de pesquisa tem se interessado há algum tempo nas reações aplicadas à síntese de lactonas de anel médio (oito a onze membros), importantes unidades estruturais presentes em vários produtos naturais de interesse biológico.1-3 Dentre as lactonas de anel médio de origem natural, as decalactonas (dez membros; nonanolídeos) são as mais abundantes.4 Recentemente publicamos um artigo de revisão com as principais estratégias para a síntese de várias decalactonas naturais.2

Podemos citar como exemplos de decalactonas o estagonolídeo (1)5 e os estagonolídeos C (2)6 e H (3)7 (Figura 1), metabólitos recentemente isolados a partir de culturas do fungo Stagonospora cirsii, patógeno da planta Cirsium arvense (L.) Scop. (Asteraceae), uma erva daninha dos campos cultiváveis da América do Norte, Nova Zelândia e Europa. Os nonenolídeos 1 e 2 apresentaram atividade fitotóxica potente contra Cirsium arvense, sendo que 1 se mostrou capaz de inibir o crescimento das raízes desta planta em concentrações muito baixas (IC50 aproximadamente igual a 5 x 10-6 M).5 Os topsentolídeos A1 (4) e A2 (5) (Figura 1) são lactonas de nove membros da classe das oxilipinas, isoladas em 2006 a partir das esponjas marinhas Topsentia sp;8 estas lactonas apresentaram atividade citotóxica moderada contra várias linhagens de células tumorais.

 

 

As estratégias sintéticas utilizadas na obtenção de lactonas de anel médio são inúmeras,1,9 sendo mais comumente empregadas aquelas que envolvem reações de lactonização de hidróxi-ácidos ativados (por exemplo, lactonização de Yamaguchi)10 e metátese olefínica de fechamento de anel.11

Recentemente, demonstramos pela primeira vez a viabilidade sintética da reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos promovida por tetróxido de rutênio (RuO4) na preparação de ceto-lactonas de nove e dez membros (Esquema 1).12 A reação acontece em condições brandas, com geração in situ do RuO4 a partir de quantidades catalíticas de tricloreto de rutênio hidratado (RuCl3.nH2O) e periodato de sódio (NaIO4) como oxidante estequiométrico, em um sistema solvente bifásico composto tipicamente por CCl4/MeCN/H2O na proporção de 2/2/3, respectivamente. As ceto-lactonas de anel médio são obtidas em rendimentos moderados a bons e, em alguns casos, com elevado grau de pureza.

 

 

Pouco se sabe sobre o papel do solvente nas reações de oxidação promovidas pelo RuO4. Os resultados obtidos até o momento são fruto de estudos extensivos com variações das condições reacionais e observação dos produtos obtidos.13 Obviamente, a utilização de tetracloreto de carbono como solvente é uma desvantagem desta reação. Muitos grupos de pesquisa estudaram reações de oxidação promovidas por RuO4 com substituição deste solvente clorado por acetato de etila,14 cicloexano15 e carbonato de dimetila,16 dentre outros.13

Neste contexto, devido ao grande interesse em métodos eficazes para a síntese de lactonas de anel médio, decidimos estender os estudos sobre a reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos promovida por RuO4 e relatamos neste trabalho os resultados obtidos com a substituição do sistema bifásico composto por CCl4/MeCN/H2O por sistemas solventes menos tóxicos e ecologicamente mais adequados.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A preparação dos β-hidróxi éteres bicíclicos de partida 6a-d foi realizada através da reação dos respectivos 3-alquenóis com trinitrato de tálio (TTN.3H2O) em solução aquosa de ácido perclórico a 75%, conforme Esquema 2.17

 

 

De posse os materiais de partida 6a-d, iniciamos nossos estudos pela avaliação da reação de clivagem oxidativa promovida por RuO4 utilizando acetato de etila em substituição ao tetracloreto de carbono (AcOEt/MeCN/H2O na proporção de 2/2/3, respectivamente). Assim, a reação dos β-hidróxi éteres bicíclicos 6a-d com 3,0 mol% de RuCl3.nH2O e 4,1 equivalentes de NaIO4 neste sistema solvente levou à obtenção das respectivas ceto-lactonas de nove membros 7a-d em rendimentos moderados (Tabela 1; condição A). Para os β-hidróxi éteres bicíclicos 6c e 6d, que não possuem grupo metila no carbono 3, a reação levou às ceto-lactonas de nove membros 7c e 7d em rendimentos inferiores, juntamente com pequenas quantidades das benzofuranonas 8c e 8d, respectivamente (entradas 3 e 4).

 

 

Também efetuamos as reações de clivagem oxidativa promovida por RuO4 na ausência de CCl4 como solvente, utilizando uma mistura de MeCN/H2O na proporção de 1/1 (Tabela 1; condição B). Nesta condição, os β-hidróxi éteres bicíclicos 6a e 6b levaram às respectivas ceto-lactonas de nove membros em 65 e 58% de rendimento, respectivamente (entradas 1 e 2). Já 6c e 6d levaram à obtenção das ceto-lactonas 7c e 7d em rendimentos inferiores, com pequenas quantidades das benzofuranonas 8c e 8d, respectivamente, demonstrando um comportamento similar destes substratos nas duas condições reacionais estudadas.

O carbonato de dimetila (dimethylcarbonate = DMC) é considerado um solvente ecologicamente aceitável ("solvente verde") devido à sua baixa toxicidade e elevada biodegradabilidade.18 O uso deste solvente em reações de oxidação de alcoóis e alcenos promovidas por RuO4 foi relatado pela primeira vez há alguns anos por Cornely e colaboradores.16 Deste modo, decidimos testar a reação de clivagem oxidativa de 6a e 6b utilizando um sistema solvente bifásico composto de DMC/H2O na proporção de 1/1, 3,0 mol% de RuCl3.nH2O e 4,1 equivalentes de NaIO4 (Tabela 1; condição C). Nesta condição, as ceto-lactonas de nove membros 7a e 7b foram obtidas em 62 e 64% de rendimento, respectivamente, embora as reações neste sistema solvente tenham sido consideravelmente mais lentas do que aquelas efetuadas em AcOEt/MeCN/H2O (condição A) ou MeCN/H2O (condição B).

A reação dos β-hidróxi éteres bicíclicos 6e/6e' (trans/cis=1/3)19 com 3,0 mol% de RuCl3.nH2O e 4,1 equivalentes de NaIO4 em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, respectivamente) forneceu, após 2 h de reação à temperatura ambiente, a ceto-lactona de dez membros 7e em apenas 35% de rendimento, em mistura com as β-hidróxi lactonas 9e/9e' na proporção de 1/1, em 12% de rendimento (Esquema 3). Esta perda de seletividade na oxidação do carbono C7a vizinho ao átomo de oxigênio já tinha sido observada anteriormente.12

 

 

O uso de OXONE®20 como co-oxidante em reações mediadas por RuO4 é descrito na literatura para oxidações de alcenos, cetonas e outros compostos orgânicos.21 Além disto, este reagente é consideravelmente mais barato do que o NaIO4,22 o que o torna um co-oxidante de grande interesse para as reações de clivagem oxidativa promovidas pelo RuO4. Neste contexto, realizamos a reação dos β-hidróxi éteres bicíclicos 6b/6b' (trans/cis=5/1) utilizando 3,0 equivalentes de OXONE® como co-oxidante, MeCN/H2O (1/1) como solvente e excesso de NaHCO3 para controle do pH reacional. Embora este oxidante seja capaz de gerar o RuO4 in situ, evidenciado pela coloração negro-esverdeada do meio reacional, nestas condições as ceto-lactonas de nove membros 7b/7b' puderam ser obtidas em apenas 27% de rendimento (trans/cis=5/1; Esquema 4). O aumento da quantidade do co-oxidante e/ou a utilização de ultrassom não acarretaram alterações significativas na formação dos produtos e no rendimento da reação.

 

 

 

Em virtude dos resultados insatisfatórios obtidos neste teste com OXONE® como co-oxidante, optamos por não submeter os demais β-hidróxi éteres bicíclicos a estas condições reacionais.

 

CONCLUSÕES

A clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos promovida por RuO4 mostra-se um método promissor para a preparação de ceto-lactonas de anel médio. A utilização de sistemas bifásicos de solventes compostos por AcOEt/MeCN/H2O, MeCN/H2O e DMC/H2O mostrou-se possível, embora as ceto-lactonas de nove membros tenham sido isoladas em rendimentos inferiores aos obtidos com o sistema CCl4/MeCN/H2O originalmente estudado.12 Sabe-se que o Ru(III) é oxidado a Ru(VIII) na fase aquosa, sendo que o RuO4 se divide entre as duas fases, promovendo a oxidação do material de partida na fase orgânica.13 O RuO4 é pouco solúvel em água e altamente solúvel em CCl4 e em outros solventes clorados; a baixa solubilidade deste oxidante nos solventes orgânicos não clorados empregados neste estudo pode explicar os rendimentos inferiores observados, em comparação com aqueles obtidos anteriormente. A utilização de OXONE® como co-oxidante não levou a resultados satisfatórios e a melhor opção para estas reações ainda é o NaIO4, o qual parece desempenhar não somente o papel de oxidante estequiométrico da reação, mas também estar envolvido na clivagem oxidativa do diol formado como intermediário reacional.12 Novos estudos com materiais de partida mais funcionalizados e outros co-oxidantes estão em andamento, o que poderá permitir, no futuro, maior compreensão acerca do escopo e das limitações desta reação.

 

PARTE EXPERIMENTAL

Métodos gerais

Todos os solventes e reagentes foram tratados, quando necessário, segundo os métodos usuais descritos na literatura.23 Os reagentes RuCl3.nH2O, NaIO4 e OXONE® foram adquiridos da Sigma-Aldrich Co. e utilizados sem purificação prévia; cálculos baseados em n=1 para o RuCl3.nH2O.

As reações foram acompanhadas empregando-se cromatógrafo a gás modelo HP6890 (coluna capilar HP-5 de natureza apolar, contendo 5% difenil e 95%-dimetilpolissiloxano) e cromatografia em camada delgada em placas de sílica gel do tipo 60-F254/0,2 mm da Merck, luz UV (254 nm), iodo, solução de vanilina ou solução de para-anisaldeído para visualização.

Os espectros de RMN foram obtidos utilizando-se os aparelhos Bruker AC-200, Bruker DPX-300, Bruker DPX-500 e Varian INOVA 300. As amostras foram preparadas utilizando-se CDCl3 como solvente e TMS (tetrametilsilano) como padrão interno; os deslocamentos químicos (δ) são dados em ppm.

CONDIÇÃO A: Procedimento geral para a reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos por RuO4 utilizando AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3) como solvente

A uma solução do β-hidróxi éter (6a-e) (1,0 mmol) em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, 7 mL) foram adicionados RuCl3.nH2O (3,0 mol%) e NaIO4 (4,1 equivalentes). A solução permaneceu à temperatura ambiente e sob agitação magnética vigorosa por certo tempo, quando então foram adicionados 20 mL de acetato de etila. A suspensão resultante foi filtrada em funil de placa sinterizada e o filtrado foi lavado com solução aquosa saturada de Na2SO3 e seco com MgSO4 anidro. O solvente foi removido à pressão reduzida e o produto bruto da reação foi purificado por coluna cromatográfica rápida, utilizando sílica gel (200-400 mesh) e hexanos/AcOEt (1/1) como eluente, fornecendo as ceto-lactonas de nove membros 7a-e nos rendimentos indicados a seguir.

trans-4,8-Dimetil-oxonano-2,7-diona (7a).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição A, agitando-se o β-hidróxi éter 6a (0,102 g, 0,600 mmol) em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, 4,2 mL), NaIO4 (0,526 g, 2,46 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,004 g) por 45 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7a12 (0,045 g, 0,348 mmol, 58%) como um óleo incolor. RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 0,97 (d, J = 6,5 Hz, 3H), 1,05 (d , J = 6,8 Hz, 3H), 1,93 a 2,25 (m, 5H), 2,44 a 2,49 (m, 1H), 2,64 (ddd, J = 15,4, 10,6 e 3,7 Hz, 1H), 3,16 a 3,26 (m, 1H), 3,82 (dd, J = 10,6 e 8,8 Hz, 1H), 4,90 (dd, J = 10,6 e 7,2 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 13,1; 22,5; 30,0; 31,8; 41,1; 42,4; 43,5; 67,0; 173,8 e 212,9.

trans-4-terc-Butil-8-metil-oxonano-2,7-diona (7b).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição A, agitando-se o β-hidróxi éter 6b (0,106 g, 0,500 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 3,5 mL), NaIO4 (0,438 g, 2,05 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,003 g) por 50 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7b12 (0,077 g, 0,340 mmol, 68%) como um óleo incolor. RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 0,88 (s, 9H), 0,99 (d, J = 6,7 Hz, 3H), 1,53 a 1,68 (m, 2H), 1,87 a 2,08 (m, 2H), 2,20 a 2,30 (m, 1H), 2,51 a 2,59 (m, 2H), 3,27 a 3,29 (m, 1H), 3,86 (t, J = 10,2 Hz, 1H), 4,71 (dd, J = 10,2 e 6,0 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 12,7; 24,3; 26,9; 33,6; 37,0; 41,2; 45,4; 46,2; 67,5; 174,7 e 214,3.

4-Metil-oxonano-2,7-diona (7c)12 e 2,3,6,7-tetra-hidro-6-metilbenzofuran-4(5H)-ona (8c). A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição A, agitando-se o β-hidróxi éter 6c (0,125 g, 0,800 mmol) em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, 5,7 mL), NaIO4 (0,567 g, 2,65 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,006 g) por 50 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, uma mistura da lactona 7c12 e da benzofuranona 8c (0,056 g, 0,330 mmol, 41%) na proporção de 1/1, respectivamente (determinada por RMN 1H e por CG). Ambos os compostos puderam ser identificados no espectro de massas do produto, após purificação: EM m/z (%): 7c (C9H14O3), 170 (1,15, M+); 8c (C9H12O2), 152 (8,3, M+). Dados espectroscópicos para 7c: RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 0,99 (d, J = 6,5 Hz, 3H), 1,51 a 1,63 (m, 1H), 1,89 a 2,29 (m, 4H), 2,34 a 2,77 (m, 3H), 2,88 (td, J = 13,4 e 6,9 Hz, 1H), 4,39 (td, J = 11,0 e 6,9 Hz, 1H), 4,76 (td, J = 11,0 e 6,9 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 22,8; 31,6; 32,0; 41,2; 41,3; 42,5; 60,4; 173,9 e 210,8. Dados espectroscópicos para 8c: RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 1,10 (d, J = 6,9 Hz, 3H), 1,89 a 2,77 (m, 5H), 2,51 (t, J = 6,8 Hz, 2H), 4,51 (t, J = 6,8 Hz, 2H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 21,6; 28,3; 33,9; 35,6; 40,6; 69,4; 113,9; 177,1 e 189,4.

4-terc-Butil-oxonano-2,7-diona (7d).12 e 6-terc-butil-2,3,6,7-tetra-hidrobenzofuran-4(5H)-ona (8d). A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição A, agitando-se o β-hidróxi éter 6d (0,139 g, 0,700 mmol) em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, 4,9 mL), NaIO4 (0,614 g, 2,87 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,005 g) por 70 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, uma mistura da lactona 7d12 e da benzofuranona 8d (0,046 g, 0,217 mmol, 31%) na proporção de 9/1, respectivamente (determinada por RMN 1H e por CG). Ambos os compostos puderam ser identificados no espectro de massas do produto, após purificação: EM m/z (%): 7d (C12H20O3), 212 (4,7, M+); 8c (C12H18O2), 194 (1,1, M+). Dados espectroscópicos para 7d: RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 0,88 (s, 9H), 1,51 a 1,63 (m, 2H), 1,91 a 2,58 (m, 6H), 3,10 (ddd, J = 13,2, 10,2 e 6,3 Hz, 1H), 4,36 (td, J = 10,0 e 5,1 Hz, 1H), 4,72 (ddd, J = 10,0, 6,3 e 3,3 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 27,0; 24,5; 33,7; 37,1; 39,1; 46,2; 46,7; 61,6; 174,8 e 211,2. Dados espectroscópicos para 8d: RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 0,89 (s, 9H), 1,91 a 2,58 (m, 7H), 4,50 (t, J = 6,9 Hz, 2H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 27,2; 32,1; 33,7; 34,2; 35,6; 44,9; 69,4; 114,3; 177,0 e 189,4.

9-Metil-oxecano-2,8-diona (7e)12 e 3α-hidróxi-3β-metil-octa-hidro-2H-cicloepta[b]furan-2-ona (9e) e 3α-hidróxi-3α-metil-octa-hidro-2H-cicloepta[b]furan-2-ona (9e'). A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição A, agitando-se uma mistura dos β-hidróxi éteres 6e/6e' na proporção de 1/3, respectivamente (0,187 g, 1,10 mmol) em AcOEt/MeCN/H2O (2/2/3, 7,7 mL), NaIO4 (0,965 g, 4,51 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,008 g) por 2 h à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7e12 (0,071 g, 0,380 mmol, 35%), juntamente com uma mistura das β-hidróxi lactonas 9e/9e' (0,024 g, 0,130 mmol, 12%) na proporção aproximada de 1/1 (determinada por RMN 1H e por CG; contaminada com o material de partida). Dados espectroscópicos para 7e: RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 1,02 (d, J = 6,7 Hz, 3H), 1,14 a 1,25 (m, 1H), 1,45 a 1,90 (m, 5H), 2,22 a 2,41 (m, 3H), 2,69 (ddd, J = 14,9, 9,1 e 3,7 Hz, 1H), 3,27 a 3,39 (m, 1H), 4,04 (t, J = 10,5 Hz, 1H), 4,34 (dd, J = 10,5 e 5,6 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 12,4; 22,0; 23,0; 25,0; 34,9; 41,8; 42,8; 67,1; 173,0 e 214,6. Dados espectroscópicos para a mistura 9e/9e': RMN 1H (300 MHz, CDCl3, TMS) δ 1,18 e 1,20 (d, J = 7,3 Hz, 3H; d, J = 7,6 Hz, 3H), 1,41 a 2,07 (m, 11H de 9e e 11H de 9e'), 2,52 e 2,74 (q, J = 7,3 Hz, 1H; q, J = 7,6 Hz, 1H), 4,35 e 4,41 (dd, J = 12,0 e 2,1 Hz, 1H; dd, J = 9,1 e 2,7 Hz, 1H). RMN 13C (75 MHz, CDCl3, TMS) δ 6,9 e 10,3; 21,3 e 22,3; 22,5 e 26,3; 29,9 e 31,0; 29,3 e 30,5; 32,7 e 37,9; 44,5 e 47,9; 80,4 e 80,2; 88,3 e 90,9; 177,9 e 177,8. Não foi possível atribuir inequivocamente os deslocamentos químicos para os hidrogênios e carbonos de 9e e 9e', dada a pequena quantidade de material disponível e uma vez que a amostra se apresentou contaminada com o material de partida.

CONDIÇÃO B: Procedimento geral para a reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos por RuO4 utilizando MeCN/H2O (1/1) como solvente

A uma solução do β-hidróxi éter (6a-d) (1,0 mmol) em MeCN/H2O (1/1; 10 mL), foram adicionados RuCl3.nH2O (3,0 mol%) e NaIO4 (4,1 equivalentes). A solução permaneceu à temperatura ambiente e sob agitação magnética vigorosa por certo tempo, quando então foram adicionados 20 mL de acetato de etila. A suspensão resultante foi filtrada em funil de placa sinterizada e o filtrado foi lavado com solução aquosa saturada de Na2SO3 e seco com MgSO4 anidro. O solvente foi removido à pressão reduzida e o produto bruto da reação foi purificado por coluna cromatográfica rápida, utilizando sílica gel (200-400 mesh) e hexanos/AcOEt (1/1) como eluente, fornecendo as ceto-lactonas de nove membros 7a-d nos rendimentos indicados a seguir.

trans-4,8-Dimetil-oxonano-2,7-diona (7a).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição B, agitando-se o β-hidróxi éter 6a (0,110 g, 0,647 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 5,0 mL), NaIO4 (0,567 g, 2,65 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,005 g) por 80 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7a12 (0,077 g, 0,420 mmol, 65%) como um óleo incolor.

trans-4-terc-Butil-8-metil-oxonano-2,7-diona (7b).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição B, agitando-se o β-hidróxi éter 6b (0,265 g, 1,25 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 12,5 mL), NaIO4 (1,09 g, 5,09 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,009 g) por 60 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7b12 (0,165 g, 0,730 mmol, 58%) como um óleo incolor.

4-Metil-oxonano-2,7-diona (7c)12 e 2,3,6,7-tetra-hidro-6-metilbenzofuran-4(5H)-ona (8c). A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição B, agitando-se o β-hidróxi éter 6c (0,087 g, 0,560 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 5,6 mL), NaIO4 (0,491 g, 2,29 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,004 g) por 45 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, uma mistura da lactona 7c12 e da benzofuranona 8c (0,034 g, 0,24002 mmol, 36%) na proporção de 1/1 (determinada por RMN 1H e por CG).

4-terc-Butil-oxonano-2,7-diona (7d)12 e 6-terc-butil-2,3,6,7-tetra-hidrobenzofuran-4(5H)-ona (8d). A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição B, agitando-se o β-hidróxi éter 6d (0,121 g, 0,613 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 9,8 mL), NaIO4 (0,578 g, 2,70 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,004 g) por 70 min à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7d12 (0,047 g, 0,221 mmol, 36%), contaminada com traços da benzofuranona 8d (determinada por RMN 1H e por CG).

CONDIÇÃO C: Procedimento geral para a reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos por RuO4 utilizando DMC/H2O (1/1) como solvente

A uma solução do β-hidróxi éter (6a-b) (1,0 mmol) em DMC/H2O (1:1, 6,0 mL) foram adicionados RuCl3.nH2O (3,0 mol%) e NaIO4 (4,1 equivalentes). A solução permaneceu à temperatura ambiente e sob agitação magnética vigorosa por 5 h, quando então foram adicionados 20 mL de acetato de etila. A suspensão resultante foi filtrada em funil de placa sinterizada e o filtrado foi lavado com solução aquosa saturada de Na2SO3 e seco com MgSO4 anidro. O solvente foi removido à pressão reduzida e o produto bruto da reação foi purificado por coluna cromatográfica rápida, utilizando sílica gel (200-400 mesh) e 40% de AcOEt em hexanos como eluente, fornecendo as ceto-lactonas de nove membros 7a e 7b nos rendimentos indicados a seguir.

trans-4,8-Dimetil-oxonano-2,7-diona (7a).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição C, agitando-se o β-hidróxi éter 6a (0,060 g, 0,350 mmol) em DMC/H2O (1/1, 2,0 mL), NaIO4 (0,307 g, 1,43 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,003 g) por 5 h à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7a12 (0,040 g, 0,217 mmol, 62%) como um óleo incolor.

trans-4-terc-Butil-8-metil-oxonano-2,7-diona (7b).12 A reação foi realizada segundo procedimento geral descrito para a condição C, agitando-se o β-hidróxi éter 6b (0,101 g, 0,480 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 3,0 mL), NaIO4 (0,417 g, 1,95 mmol) e RuCl3.nH2O (3 mol%, ca. 0,004 g) por 5 h à temperatura ambiente, fornecendo, após purificação, a lactona 7b12 (0,070 g, 0,310 mmol, 65%) como um óleo incolor.

Reação de clivagem oxidativa com RuO4 utilizando OXONE® como co-oxidante: trans-4-terc-butil-8-metil-oxonano-2,7-diona (7b)12 e cis-4-terc-butil-8-metil-oxonano-2,7-diona (7b').12 A uma solução da mistura dos β-hidróxi éteres 6b e 6b' na proporção de 5/1, respectivamente (0,102 g, 0,480 mmol) em MeCN/H2O (1/1, 10 mL), foram adicionados OXONE® (3 equivalentes, 0,885 g, 1,44 mmol), NaHCO3 (6,2 equivalentes, 0,250 g, 2,98 mmol) e RuCl3.nH2O (4 mol%, ca. 0,005 g). A mistura reacional permaneceu sob agitação magnética eficiente à temperatura ambiente por 90 min, quando então foram adicionados 10 mL de H2O destilada. A fase aquosa foi extraída com CH2Cl2 e os extratos orgânicos combinados foram lavados com solução aquosa saturada de NaCl e secos com MgSO4 anidro. O solvente foi removido à pressão reduzida e o produto bruto da reação foi purificado por coluna cromatográfica rápida, utilizando sílica gel (200-400 mesh) e 40% de AcOEt em hexanos como eluente, fornecendo uma mistura das lactonas 7b e 7b'12 (0,033 g, 0,130 mmol, 27%) na proporção aproximada de 5/1, respectivamente (determinada por RMN 1H e por CG).

 

MATERIAL SUPLEMENTAR

Espectros de RMN 1H e 13C das misturas 7c/8c, 7d/8d, 9e/9e' e da lactona 7e estão disponíveis gratuitamente em http://quimicanova.sbq.org.br, em forma de arquivo PDF.

 

AGRADECIMENTOS

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pela bolsa de iniciação científica de B. T. Vilalba e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa de mestrado de A. C. Scalfo. Os autores também agradecem ao Prof. Dr. L. F. da Silva Jr (IQUSP) pela acolhida em seu laboratório e pela constante contribuição nas discussões dos trabalhos do grupo.

 

REFERÊNCIAS

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19. Os β-hidróxi éteres bicíclicos 6e/6e' foram preparados em 5 etapas a partir da ciclo-heptanona, segundo metodologia descrita na ref. 12.

20. OXONE® (DuPont): peróxi-monossulfato de potássio; 2KHSO5/KHSO4/K2SO4.

21. Para alguns exemplos de reações catalíticas promovidas por RuO4 utilizando OXONE® como oxidante estequiométrico, ver: Plietker, B.; J. Org. Chem. 2004, 69, 8287; Plietker, B.; Eur. J. Org. Chem. 2005, 1919; Plietker, B.; Org. Lett. 2004, 6, 289; Plietker, B.; Niggemann, M.; Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 2403; Plietker, B.; J. Org. Chem. 2003, 68, 7123; Yang, D.; Zhang, C.; J. Org. Chem. 2001, 66, 4814.

22. Catálogo Sigma-Aldrich 2009/2010: NaIO4, 500 g = US$ 406,00; OXONE®, 1 kg = US$ 48,50.

23. Perrin, D. D.; Amarego, W. L. F.; Purification of Laboratory Chemicals, 3rd ed.; Pergamon: Oxford, 1988.

 

 

Recebido em 30/6/10; aceito em 17/9/10; publicado na web em 27/10/10

 

 

# Artigo em homenagem ao Prof. Hans Viertler
* e-mail: luiz.longo@unifesp.br
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