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DEPARTAMENTO DE QUIMICA ORGANICA

SÍNTESIS Y ESTUDIO

DE LAS REACCIONES DE CICLOADICIÓN DE

BIS-DITIOLO-1,4-TIAZINAS Y BIS-DITIOLOPIRROLES

Susana Barriga Falcón

Cáceres, 30 de octubre de 2001

Edita: Universidad de Extremadura Servicio de Publicaciones C / Pizarro, 8 10071 Cáceres E-Mail: [email protected] http://www.pcid.es/public.htm

UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA ORGANICA

SÍNTESIS Y ESTUDIO DE LAS REACCIONES DE CICLOADICIÓN

DE BIS-DITIOLO-1,4-TIAZINAS Y BIS-DITIOLOPIRROLES

Memoria que para optar al Título de

Doctora por la Universidad de Extremadura

presenta:

Susana Barriga Falcón

Cáceres, 30 de octubre de 2001

D. Tomás Torroba Pérez, catedrático del Departamento de Química de la Universidad

de Burgos y D. Carlos Fernádez Marcos, profesor asociado de la Universidad de

Extremadura

CERTIFICAN:

Que la memoria adjunta titulada “Síntesis y estudio de las reacciones

de cicloadición de bis-ditiolo-1,4-tiazinas y bis-ditiolopirroles”, para

optar al grado de Doctora en Ciencias Químicas presentada por

Susana Barriga Falcón, ha sido realizada bajo nuestra dirección en

los laboratorios del Departamento de Química Orgánica de la

Universidad de Extremadura.

Considerando que constituyen un trabajo de Tesis Doctoral,

autorizamos su presentación en la Universidad de Extremadura.

Y para que así conste, expedimos el presente certificado en Cáceres a

1 de Septiembre de 2001

Fdo.: Tomás Torroba Pérez Fdo.: Carlos Fernández Marcos

AGRADECIMIENTOS

Al Profesor Tomás Torroba Pérez, director de este trabajo, por darme la oportunidad de formar parte de

su grupo de investigación, por sus valiosas enseñanzas y consejos así como por haberme introducido en la

química del azufre y por haberme hecho madurar científicamente. Al Dr. Carlos Fernández Marcos,

director de este trabajo, por facilitarme los primeros contactos con el laboratorio, por estar siempre que lo

he necesitado al pie del cañón y por su enorme hospitalidad cada vez que le he pedido asilo en Cáceres.

Al Profesor Olivier Riant por acogerme en su grupo de investigación en dos ocasiones, Francia y Bélgica,

por el excelente trato recibido y por hacerme participe de sus grandes conocimientos científicos.

Al Dr. Gabriel García Herbosa, por introducirme en la voltametría cíclica y el EPR.

A mis compañeros de laboratorio, especialmente a Ana, Sara y Pedro, porque sé que sin sus ánimos,

consejos y apoyo quizás habría tirado la toalla y no habría llegado hasta el final. Además, es imposible

olvidar los buenos momentos vividos dentro y fuera del laboratorio, las múltiples risas y las aventuras

vividas en la SIBERIA. A Jose, porque siempre ha estado dispuesto a ayudarme en el laboratorio y sin él

las cosas son más complicadas.

A mi familia, especialmente a mi madre y mi hermana, por darme todo su apoyo y confiar ciegamente en

mí. A Jorge, por ser el receptor universal de mis agobios y tener la paciencia infinita de soportarlo sin

quejas. A mis amigos, porque sin ellos todo sería diferente, gracias por escucharme, sosegarme y hacer

que me divierta como una loca cuando estamos juntos. A Mercedes, mi madre científica, por escucharme

y animarme siempre, por aconsejarme científicamente y hacerlo tan bien.

A mis compañeros de laboratorio en el extranjero, sobre todo a Victor y a Ahlem, en Paris, y a James y a

Naouëlle, en Lovaina, por haber facilitado tanto mi integración en los laboratorios como en las ciudades

correspondientes.

Al Ministerio de Educación y Cultura, por la concesión de una beca F. P. I. mediante la cual ha sido

posible realizar este trabajo.

Al Imperial College de Londres por permitirnos usar sus servicios de masas, RMN, análisis y difracción

de rayos X. A la Universidad de Salamanca, por los servicios de masas y RMN. A la Universidad de

Valladolid, por la difracción de rayos X del compuesto 274c. A la Universidad de Santiago, por los

servicios de masas y RMN, especialmente a las Dras. Ana Fernández Gacio y Ana Gómez Neo, porque sé

que en más de una ocasión les he quitado su tiempo personal de utilización de los aparatos y además mis

espectros les han causado algún que otro quebradero de cabeza. A la Universidad de Burgos, por sus

servicios de RMN y análisis, y en especial a Jacinto, por soportar todas mis exigencias y ser tan generoso

con su tiempo.

En general, y espero no haberme olvidado de nadie, GRACIAS A TODOS LOS QUE HABEIS HECHO

QUE ESTO SEA POSIBLE.

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 1

2. OBJETIVOS 95

3. EXPOSICIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 99

4. PARTE EXPERIMENTAL 203

5. CONCLUSIONES 473

RESUMEN I

SUMMARY XV

ÍNDICE DE ESTRUCTURAS XXIX

ABREVIATURAS UTILIZADAS EN ESTA MEMORIA

A Amperios

Ar Aromático

BAIB Bis(acetoxi)iodobenceno

c Cuartete

ccf Cromatografía de capa fina

d Doblete

DABCO 1,4-Diazobiciclo[2.2.2]octano

dc Doble cuartete

DBA Dibenzoilacetileno

DCA Dicianoacetileno

DMAD Acetilendicarboxilato de dimetilo

E0 Potencial de semionda

EM Espectrometría de masas

Epox Potencial de pico de la onda de

oxidación

Epred Potencial de pico de la onda de

reducción

FAB Técnica de bombardeo con

átomos rápidos

IE Impacto electrónico

IR Infrarrojo

J Julios

K Kelvin

M Concentración molar

m Multiplete

M+· Ión molecular

m/z Masa por unidad de carga

νmáx Máximo de número de ondas

NLO Óptica no lineal

p.f. Punto de fusión

Ph Fenilo

RMN Resonancia magnética nuclear

s Singulete

sa Singulete ancho

st Stretching

S Siemens

δ Desplazamiento químico

t Triplete

TBDMS Terc-butildimetilsilano

TC Transferencia de carga

Tc Temperatura crítica

Θ Temperatura de Curie-Weiss

TEMPO 2,2,6,6-Tetrametilpiperidin-1-

oxilo

THF Tetrahidrofurano

TTF Tetratiafulvaleno

V Voltios

1. INTRODUCCIÓN

Introducción 3

QUÍMICA DE MATERIALES: INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS

Los materiales ejercen una gran influencia en el desarrollo cultural, socioeconómico,

demográfico y geográfico de la sociedad. La definición de material como “una sustancia

que presenta propiedades que pueden ser útiles en la construcción de maquinaria,

estructuras, aparatos y productos” 1

conecta significativamente material con función y,

a la vez, función con utilidad. La Química, a su vez, se define como “el estudio de la

composición, estructura y propiedades de las sustancias y de las transformaciones que

pueden sufrir dichas sustancias para dar lugar a otras sustancias”.2 Por tanto, la ciencia

de materiales, como subdisciplina de la Química, nos permite comprender y controlar

las conexiones fundamentales entre estructura y función desde el nivel molecular hasta

la escala macroscópica. Esta comprensión conduce a mejorar la composición, la

estructura y los métodos sintéticos, y permite el desarrollo de nuevos tipos de materiales

avanzados que presentan mejores propiedades.

1 Bever, M. B.; Ed. “Encyclopedia of Materials Science and Engineering”. Vol. 1, Pergamon Press,

Oxford, 1986. 2 Gillespie, R. J.; Humphreys, D. A.; Baird, N. C.; Robinson, E. A. “Chemistry”. 2nd ed. Prentice Hall,

Upper Saddle, NJ, 1989.

4 Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

Clasificación de materiales

Los materiales pueden ser clasificados en diversas categorías basándonos en su

constitución química y en sus propiedades físicas.3 Los materiales sólidos se agrupan

generalmente en tres categorías básicas: metales, cerámicas y polímeros. Además, hay

otras dos categorías importantes: composites, constituidos por combinación de dos o

más materiales diferentes, y semiconductores, que se distinguen por sus características

eléctricas inusuales. Además, los materiales pueden ser clasificados por su función en

materiales electrónicos, biomédicos, estructurales, ópticos (lineales o no lineales), etc.

Los materiales metálicos están normalmente constituidos por uno o más elementos

metálicos; son generalmente buenos conductores de la electricidad y del calor, y no son

transparentes a la luz visible. Estos materiales suelen ser muy maleables, por lo que son

muy usados en aplicaciones estructurales.

Las cerámicas son compuestos formados por elementos metálicos y no metálicos; no

conducen la luz ni la electricidad y son muy resistentes a las degradaciones térmicas o

ambientales. Son muy usados en aplicaciones estructurales, ópticas y electrónicas.

Los polímeros son moléculas de gran tamaño, formadas por una misma unidad química

que se repite numerosas veces, enlazándose covalentemente unas unidades con otras

para formar una cadena. Los polímeros tienen conductividades eléctricas y térmicas

muy bajas, y normalmente no soportan las altas temperaturas. Se usan en diversas

aplicaciones, como en aparatos electrónicos, pantallas digitales, litografías, soportes de

grabación, fibras para vestir, conservación de alimentos, etc.

El desarrollo de la ciencia y tecnología de materiales al comienzo del siglo veintiuno se

orienta hacia materiales con funciones específicas.4 Se buscan materiales que trabajen a

gran temperatura y que presenten estructuras resistentes, a la vez que una baja

dimensionalidad. Además, la investigación básica en ciencia de materiales persigue la

3 (a) Callister, W. D. Jr. “Materials Science and Engineering: An Introduction”. 3rd ed. Wiley, New

York, 1994. (b) Askeland, D. R. “The Science and Engineering of Materials”. 3rd ed. PWS, Boston, 1994.

4 Shi, C. X. “Highlights of Materials Science and Technology at the Tuning of the 21st century”.

Progress in Natural Science 1999, 9, 2-14.

Introducción 5

mejora de materiales convencionales, así como la síntesis de nuevos materiales

avanzados. La investigación más actual está orientada al descubrimiento de materiales

inteligentes, capaces de adaptar sus propiedades a necesidades más específicas en

función de la señal detectada.5 La química supramolecular ha dado lugar al desarrollo de

sustancias con propiedades electrónicas, magnéticas, ópticas, estructurales, mecánicas y

químicas de gran interés en el desarrollo de nuevos materiales. 6

Esto ha dado lugar a un

nuevo campo en la ciencia de materiales, el de los materiales moleculares o covalentes,

que incluyen cualquier tipo de material que esté constituido por moléculas discretas.

La manifestación de propiedades de gran interés tecnológico, como el ferromagnetismo

y la superconductividad, no depende de las moléculas individuales, sino del conjunto de

moléculas en estado sólido, y por lo tanto, estas propiedades son una consecuencia de

las interacciones moleculares. La comprensión de la estructura en estado sólido y los

métodos para predecir, controlar y modular la estructura son esenciales para el

conocimiento y la manipulación de dichas características.

1. Materiales orgánicos conductores, superconductores y magnéticos

El fenómeno de la electricidad y del magnetismo ha cautivado la imaginación y ha

fascinado a la humanidad desde su descubrimiento. La sociedad moderna sería

inconcebible sin los productos derivados de la explotación de estos fenómenos y, por

ello, la búsqueda de nuevos materiales que contengan propiedades inusuales es un

campo muy activo de investigación en la actualidad. Así, el descubrimiento de

materiales moleculares que exhiben ciertas propiedades vinculadas tradicionalmente con

la fase metálica, tales como la superconductividad7 y el ferromagnetismo,

8 ha impulsado

la investigación en este campo. Además, los materiales moleculares, en comparación

5 Mulhaupt, R. “From Alchemy to Modern Advanced Materials”. Chimia 1997, 51, 76-81.

6 Lehn, J. M. “Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives”. VCH, Weinheim, 1995.

7 Williams, J. M.; Ferraro, J. R.; Thorn, R. J.; Carlson, K. D.; Geiser, U.; Wang, H. H.; Kini, A. M.;

Whangbo, M. H. “Organic Superconductors. Synthesis, Structure, Properties, and Theory”. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1992.

8 Gatteschi, D.; Kahn, O.; Miller, J. S.; Palacio, F. Ed. “Magnetic Molecular Materials”. NATO ASI

Series, Series E: Applied Sciences, Vol. 198, Kluwer, Dordrecht, 1991.


con los metales, son generalmente más ligeros, solubles, transparentes y pueden tener

propiedades ópticas particulares. Por lo tanto, los materiales moleculares abren nuevas

perspectivas, en particular, para la industria electrónica, que conducen hacia el

desarrollo de aparatos a escala molecular y nanoescala.9

La conductividad eléctrica para los metales está comprendida entre 104 y 10

5 S/cm a

temperatura ambiente. La mayoría de los materiales presentan conductividades

menores, que oscilan entre 10-9

S/cm para los materiales aislantes, hasta los valores

intermedios de conductividad que presentan los semiconductores, y los elevados que

tienen los metales.

La superconductividad fue descubierta por Kammerlingh-Onnes estudiando el

mercurio.10

Por debajo de la temperatura crítica, Tc, un material superconductor tiene

resistividad cero. Además, si este material se sitúa en un campo magnético a

temperaturas inferiores a Tc, se vuelve perfectamente diamagnético (efecto Meissner).11

Sin embargo, si se aplica un campo magnético suficientemente elevado, se restaura el

estado metálico normal. Además, una densidad de corriente eléctrica elevada también

destruye la superconductividad.

1.1. Conductores y superconductores basados en sales de transferencia de carga

Los complejos de transferencia de carga (TC) están formados por un dador (D) (Figura

1.1) y un aceptor (A) (Figura 1.2) capaces de formar, respectivamente, catión-radicales

y anión-radicales estables y de presentar una estructura apilada en el estado sólido.

9 Crandall, B. C.; Lewis, J. Ed. “Nanotechnology. Research and Perspectives”. The MIT Press,

Cambridge, Massachusetts, 1992. 10

Kammerlingh-Onnes, H. Akad. Wetenschappen 1911, 14, 811. 11

Meissner, W.; Ochsenfeld, P. Naturwissenhasften 1933, 21, 787.

Introducción 7

S

S

S

S

Se

Se

Se

SeMe

MeMe

Me

S

S

S

S

S

SS

S

S

S

Se

Se

Me

MeS

S S

S

S

SS

S

S

S

S

S

O

OO

O Se

Se

Se

Se

S

SS

S

TTF, 1 TMTSF, 2 DMTE, 3 MDT-TTF, 4

BEDT-TTF, 5 BEDO-TTF, 6 BEDS-TTF, 7

Figura 1.1: Algunos dadores de electrones orgánicos usados en la formación de complejos de

transferencia de carga

Estos complejos presentan propiedades eléctricas conductoras con carácter

potencialmente metálico, o pueden tener propiedades magnéticas particulares,

dependiendo del tipo de apilamiento que presenten. Los complejos TC, debido a su

estructura, son sólidos de baja dimensionalidad y, además, sus propiedades físicas

muestran una anisotropía considerable.

Los primeros descubrimientos en el campo de los complejos de transferencia de carga

fueron realizados por Akamatu,12

que observó por primera vez una elevada

conductividad en una sal de bromuro de perileno. Además, en la compañía DuPont13

se

observó un fenómeno similar en varias sales de trasferencia de carga que contenían

TCNQ (7,7,8,8-tetraciano-p-quinodimetano). Sin embargo, la primera molécula

conductora no metálica fue preparada fortuitamente hace más de 150 años en el grupo

de Knop por oxidación del tetracianoplatinato de potasio, K2[Pt(CN)4], con cloro o

12

Akamatu, H.; Inokuchi, H.; Matsunaga, Y. Nature 1954, 173, 168. 13

(a) Acker, D. S.; Harder, R. J.; Hertler, W. R.; Mahler, W.; Melby, L. R.; Benson, R. E.; Mochel, W.

E. “7,7,8,8,-Tetracyanoquinodimethene and its Electrically Conducting Anion-radical Derivates”.

J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 6408-6409. (b) Melby, L. R.; Harder, R. J.; Hertler, W. R.; Mahler, W.;

Benson, R. E.; Mochel, W. E. “Substituted Quinodimethans. II. Anion-Radical Derivatives and

Complexes of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane”. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 3374-3387.

(c) Hertler, W. R.; Mahler, W.; Melby, L. R.; Miller, J. S.; Putscher, R. E.; Webster, O. W. “Cyanocarbons - Their History from Conducting to Magnetic Organic Charge-Transfer Salts”. Mol.

Cryst. Liq. Cryst. 1989, 171, 205-216.


bromo.14

La conductividad de esta sustancia, conocida posteriormente como KCP, fue

medida hace tan sólo 25 años.

NC CN

CN

CN

CN

NCCN

CN

CN

CN

CN

NC CN

CN

CN

NC

CN

NC CN

NC CN

NC CN

NC CN

F

FF

F

NC CN

NC CN

I

IO

O

CN

CNCl

Cl

NCN

NNC

Me

Me

NNC

NNC

N

NCN

CN

NNC

O

O

NCN

S

S

NNC

NNC

N

NCN

CN

S

PtS

S

S CN

CN

NC

NC S

NiS

S

S

S

SS

S

SS

S

NiS

S

S

C3(CN)5, 8 C4(CN)6, 9 C3[C(CN)2], 10

TCNQ, 11 TCNQF4, 12 TCNQI2, 13 DDQ, 14 Me2DCNQI, 15

PTCI, 16 PDCI, 17 TCLDBT, 18

Pt[C2S2(CN)2]2, 19 Ni(dmit)2, 20 Ni(bds)2, 21

Figura 1.2: Algunos aceptores de electrones usados en la formación de complejos de transferencia de

carga

Desde el descubrimiento en 1973 del complejo de transferencia de carga

monodimensional, formado por el dador tetratiafulvaleno (TTF) y por el aceptor

TCNQ,15

que presenta una elevada conductividad a temperatura ambiente (500 S/cm) y

14

(a) Knop, W. Justus Liebigs Ann. Chem. 1842, 43, 111. (b) Knop, W.; Schnedermann, G. J. Prakt.

Chem. 1846, 37, 461. 15

(a) Ferraris, J.; Cowan, D. O.; Walatka, V. V.; Perlstein, J. H. “Electron Transfer in a New Highly

Conducting Donor-Acceptor Complex”. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 948-949. (b) Coleman, L. B.; Cohen, M. J.; Sandman, D. J.; Yagamashi, F. G.; Garito, A. F.; Heeger, A. J. Solid State Commun.

1973, 12, 1125.

Introducción 9

comportamiento metálico, la investigación en este campo ha experimentado un gran

auge.

A partir del descubrimiento del [TTF][TCNQ] se han preparado y estudiado un gran

número de sales de transferencia de carga, y el primer superconductor basado en un

complejo TC se obtuvo en 1980 usando las sales de tetrametiltetraselenofulvaleno

(TMTSF, Figura 1.1-2). Así, la primera sal de transferencia de carga superconductora

bajo presión fue (TMTSF)2(PF6),16

y (TMTSF)2(ClO4) fue el primer superconductor

basado en una sal de transferencia de carga a temperatura ambiente.17

Otras

modificaciones del TTF conducen también a sustancias superconductoras

(Tabla 1.1).18

Complejo TC Conductividad (S/cm) Condiciones

[TTF][TCNQ] 500 Temperatura ambiente

(TMTSF)2(ClO4) Superconductor Tc = 1.4 K Presión atmosférica

[TTF][Ni(dmit)2]2 Superconductor Tc = 1.6 K P = 7 Kbar

Cu(Me2DCNQI)2 5·105 Temperatura ambiente

(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br Superconductor Tc = 11.6 K Presión atmosférica

Tabla 1.1: Ejemplos seleccionados de complejos TC conductores y superconductores

El uso de sales de transferencia de carga basadas en compuestos de coordinación

inorgánicos para obtener superconductores, especialmente en complejos de metales de

transición, ha sido ampliamente estudiado. Existen varios superconductores basados en

16

(a) Jerome, D.; Mazaud, A.; Ribault, M.; Bechgaard, K. J. Phys. Lett. 1980, 41, 95. (b) Parkin, S. S.

P.; Ribault, M.; Jerome, D.; Bechgaard, K. “Superconductivity in the Family of Organic Salts Based on the Tetramethyltetraselenafulvalene (TMTSF) Molecule - (TMTSF)2X (X = ClO4, PF6, AsF6,

SbF6, TaF6) J. Phys. C - Solid State Physics 1981, 14, 5305-5326. 17

Bechgaard, K.; Carneiro, K.; Rasmussen, F. B.; Olsen, M.; Rindorf, G.; Jacobsen, C. S.; Pedersen, H.

J.; Scott, J. C. “Superconductivity in an Organic-Solid - Synthesis, Structure, and Conductivity of

Bis(Tetramethyltetraselenafulvalenium) Perchlorate, (TMTSF)2ClO4”. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103,

2440-2442. 18

Williams, J. M.; Ferraro, J. R.; Thorn, R. J.; Carlson, K. D.; Geiser, U.; Wang, H. H.; Kini, A. M.;

Whangbo, M. H. “Organic Superconductors (Including Fullerenes)”. Prentice Hall, Upper Saddle

River, New Jersey, 1992.


sales de transferencia de carga constituidos por complejos M(dmit)2

(dmit2-

= 2-tioxo-1,3-ditiol-4,5-ditiolato) (Figura 1.2 y Tabla 1.2) .19

Complejo CT Tc (K) P (Kbar)

[TTF][Ni(dmit)2]2 1.6 7

[Me4N]0.5[Ni(dmit)2]2 5 7

α’-[TTF][Pd(dmit)2]2 5.9 24

α-[TTF][Pd(dmit)2]2 1.7 22

β-[Me4N]0.5[Pd(dmit)2]2 6.2 6.5

[Me2Et2N]0.5[Pd(dmit)2]2 4 2.4

α-[BEDT-TTF][Ni(dmit)2]21.3 Atmosférica

Tabla 1.2: Algunos superconductores basados en aceptores M(dmit)2

Recientemente, el grupo de Haddon ha descubierto una nueva clase de superconductores

basados en sales de transferencia de carga, los fulleruros, AxC60

(A = K, Rb, Cs).20

El valor más elevado de Tc encontrado en estos compuestos ha sido

de 33 K, en la molécula RbCs2C60.21

1.1.1. Conductores basados en TTF y derivados

Tras el descubrimiento del primer metal orgánico [TTF][TCNQ] y de las primeras sales

superconductoras [TMTSF]2X se ha realizado un enorme trabajo para poder aumentar la

capacidad dadora de electrones de los derivados de TTF, con el fin de mejorar la

conductividad de las sales y de los complejos de transferencia de carga derivados de

ellos. Por otra parte, los derivados de TTF han sido ampliamente usados como bloques

19

Cassoux, P.; Valade, L. en “Inorganic Materials”. Bruce, D. W.; O’Hare, D. Ed. Wiley, Chichester,

West Sussex, England, 1992, pag. 1-58. 20

Hebard, A. F.; Rosseinsky, M. J.; Haddon, R. C.; Murphy, D. W.; Glarum, S. H.; Palstra, T. T. M.;

Ramirez, A. P.; Kortan, A. R. “Superconductivity at 18 K in Potassium-Doped C-60”. Nature 1991, 350, 600-601.

21 Hebard, A. F. “Doped Fullerenes - a Soot to Superconductivity Story”. Physica B 1994, 197, 544-

550.

Introducción 11

estructurales básicos en la construcción de estructuras macromoleculares y

supramoleculares.22

La química del TTF es muy rica y en la actualidad es muy fácil obtener una gran

variedad de derivados monosustituidos de TTF.23

Las modificaciones químicas clásicas realizadas sobre el esqueleto del TTF han estado

dirigidas a aumentar la conductividad eléctrica24

mediante el ajuste de la capacidad

dadora a través de la modificación de los sustituyentes presentes en el TTF, o bien

mediante la sustitución del azufre por otros calcógenos, o por la introducción de

calcógenos en posiciones periféricas del TTF.

Se observó que los conductores de baja dimensionalidad son inestables y que se produce

la pérdida del estado metálico al disminuir la temperatura. Por ello, se ha intentado

aumentar la dimensionalidad en la química del TTF. Bryce publicó en 1995 una

revisión en la que se recogían algunas de las estrategias más comunes para aumentar la

dimensionalidad, que incluían la síntesis de derivados de TTF funcionalizados, 22 y 23,

que pueden formar enlaces por puente de hidrógeno intermoleculares, así como la

síntesis de análogos de TTF con conjugación π-extendida, 24-28.25

La incorporación de

grupos espaciadores cíclicos entre dos anillos de 1,3-ditiafulvenilo se ha usado también

para extender la conjugación π en sistemas basados en TTF.

22

Segura, J. L.; Martín, N. “New Concepts in Tetrathiafulvalene Chemistry”. Angew. Chem. Int. Ed.

2001, 40, 1372-1409. 23

Ver por ejemplo: Garín, J. “Reactivity of TTF and TSeF”. Adv. Heterocycl. Chem. 1995, 62, 249-

304. 24

Bryce, M. R. “Recent progress on conducting CT salts”. Chem. Soc. Rev. 1991, 20, 355-390. 25

Bryce, M. R. “Current Trends in Tetrathiafulvalene Chemistry – Towards Increased Dimensionality”.

J. Mat. Adv. 1995, 5, 1481-1496.


S

S

S

S OHS

SS

S

S

S NHR

S

S

S

S

SX

SS S

S

SS S

S

S S

S

SS

SS

SMeMeS

SS

SMeMeS

OMe

OMe

S

SS

S

24 25: X =O, S, NMe 26

27 28

22 23

También se han sintetizado dímeros de TTF, que presentan un comportamiento redox

multietapa provocado por las interacciones intramoleculares entre las unidades de

TTF.26

Las interacciones moleculares entre las dos zonas redox, así como entre los

apilamientos o eslabones, pueden modificarse de forma controlada mediante

modificación del grupo que actúa de puente entre las unidades de TTF. La figura 1.3

muestra los diferentes tipos de derivados “bis-TTF”.

26

(a) Otsubo, T.; Aso, Y.; Takimiya, K. “Dimeric Tetrathiafulvalenes: New Electron Donors”. Adv.

Mater. 1996, 8, 203-211. (b) Becher, J.; Lau. J.; Mørk, P. en “Electronic Materials: The Oligomer

Approach”. Müllen, K.; Wegner, G. Ed. Wiley-VCH, Weinheim, 1998, pag. 198-233.

Introducción 13

Dímeros con conectores no conjugados Dímeros con conectores conjugados

TTFσ

TTF

TTFπ

TTF

Un conector

TTFσ

TTFσ

TTFπ

TTFπ

Dos conectores

TTF

σTTF

σ

TTF

πTTF

π

Cíclicos

Figura 1.3: Diferentes tipos de derivados “bis-TTF”

Una nueva aproximación que busca aumentar la dimensionalidad se ha orientado hacia

la síntesis de derivados de TTF con estructuras no planares.27

Las sales de transferencia

de carga con moléculas que no son planas muestran una conductividad comparable a la

que presentan las sales de transferencia de carga de moléculas planas y presentan

estados metálicos más estables.

En la Figura 1.4 se muestran algunos ejemplos de derivados de TTF que no son planos,

29-33.

S

S

S

S

S

S

S

S

R

RR

R

S

S

S

S

S

SR

R S

S

S

S

S

M

S R

R

S

S

S

S

SS

S S

SMe

SMe

SMeMeS

SMeMeS

SS

S S

RR

RR

SS

S S

RR

RR

S

S

S

S

29 30

31 32 33: R = H, SMe

o R R = SCH2CH2S

Figura 1.4: Algunos ejemplos representativos de TTF que no son planos

27

Kato, H.; Kobayashi, T. “Nonplanar Tetrathiafulvalene Vinylogues”. Adv. Mater. 1993, 5, 750-751.


Un grupo a priori muy interesante para modificar las propiedades de los derivados de

TTF es el ferroceno, debido a sus particulares propiedades estructurales y

electroquímicas. En los últimos años se han sintetizado diversos complejos de

transferencia de carga sustituidos con ferrocenos; sin embargo, la mayoría ha mostrado

conductividades moderadas.28

Fe

S

S

S

S

S

S

S

S

Fe Fe Fe

34, trans 34, cis

Fe S

S

S

S

S

S

S

S

Fe S

S

S

S

35 36

FeMe

Me

S

S

S

S

FeMe

Me

S

S

S

S

Me

Me

Me

Me

37 38

Se han diseñado también muchos sistemas dadores-aceptores intramoleculares basados

en C60, intentando explotar las propiedades de transferencia electrónica de los

28

(a) Ueno, Y.; Sano, H.; Okawara, M. J. Soc. Chem. Chem. Commun. 1980, 28-30. (b) Togni, A.;

Hobi, M.; Rihs, G.; Rist, G.; Albinati, A.; Zanello, P. Zech, D.; Keller, H. “1,1'-Disubstituted

Ferrocenes as Donors for Charge-Transfer Complexes - Synthesis, Structure, Conductivity, and

Magnetic-Properties”. Organometallics 1994, 13, 1224-1234. (c) Moore, A. J.; Skabara, P. J.; Bryce, M. R.; Batsanov, A. S.; Howard, J. A. K.; Daley, S. T. A. K. “Covalently Attached Ferrocene and

Tetrathiafulvalene Redox Systems”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 417-419.

Introducción 15

fullerenos. En estas moléculas, las unidadades de C60 –aceptor– y de TTF –dador– están

unidas mediante un espaciador (Figura 1.5).29

S

S

S

Sespaciador

NCH3

S

S

S

S R

RNCH3

CH2 S S

S

S

S SCH3

SCH3

H3CS

S

S

S

S

R

R

S

S R

R

S

S

n n

39 40

41 42

Figura 1.5: Esquema general para el diseño de moléculas de transferencia electrónica entre C60 y TTF y

algunos ejemplos representativos

1.1.2. Sales de transferencia de carga con heterociclos con azufre y nitrógeno

Aunque los derivados de TTF son los complejos de transferencia de carga conductores

más conocidos, existen varios ejemplos de materiales conductores basados en

heterociclos que contienen azufre y nitrógeno. Por ejemplo, el radical 43 forma un

complejo de transferencia de carga conductor, cuya conductividad en el monocristal es

29

(a) Martín, N.; Sánchez, L.; Seoane, C.; Andreu, R.; Garín, J.; Orduna, J. “Semiconducting Charge

Transfer Complexes from [60]Fullerene-Tetrathiafulvalene (C-60-TTF) Systems”. Tetrahedron Lett.

1996, 37, 5979-5982. (b) Llacay, J.; Mas, M.; Molins, E.; Veciana, J.; Powell, D.; Rovira, C. “The

First Diels-Alder Adduct of [60]Fullerene with a Tetrathiafulvalene”. Chem. Commun. 1997, 659-

660. (c) Herranz, M. A.; Martín, N. “A New Building Block for Diels-Alder Reactions in pi-

Extended Tetrathiafulvalenes: Synthesis of Novel Electroactive C-60-based Dyad” Org. Lett. 1999,

1, 2005-2007. (d) Guldi, D. M.; González, S.; Martín N.; Antón, A.; Garín, J.; Orduna, J. “Efficient Charge Separation in C-60-Based Dyads: Triazolino[4 ',5 ': 1,2][60]Fullerenes”. J. Org. Chem. 2000,

65, 1978-1983.


de 460 S/cm a temperatura ambiente. Otros ejemplos son los complejos de transferencia

de carga 1:1 que se forman entre los dirradicales 44 y 45 y el yodo, que llegan a

alcanzar una conductividad de 100 S/cm a temperatura ambiente.30

S

SN

N

NS

SN N

S

SN N

S

SN

S

NSe

SeN N

Se

SeN

43 44 45

1.1.3. Películas de Langmuir-Blodgett

Las películas de Langmuir-Blodgett están constituidas por capas moleculares

depositadas sobre una superficie, generalmente metálica. Estás capas están formadas por

moléculas anfifílicas, que presentan una zona polar y una apolar, empaquetadas muy

juntas. Sobre la superficie se puede depositar una única capa, monocapa, o el proceso

puede repetirse varias veces para dar lugar a una estructura en multicapas. Las películas

de Langmuir-Blodgett son típicamente densas y tienen un orden muy elevado, aunque

no cristalino. El espesor de cada capa es uniforme y está determinado por la longitud de

la molécula y por su inclinación en el empaquetamiento de las moléculas en la capa.

Las películas de Langmuir-Blodgett constituyen superficies anisotrópicas que

encuentran aplicación en un amplio rango de aparatos, tales como aparatos

bioelectrónicos, transistores de efecto de campo (FET), interruptores de memoria,

detectores piroeléctricos, y aparatos diseñados para óptica no lineal. Las aplicaciones

industriales de estas películas incluyen desde la obtención de conductores

anisotrópicos31

hasta la obtención de materiales para prevenir la corrosión.32

Se han sintetizado derivados de TTF anfifílicos mediante la incorporación de cadenas

hidrofóbicas, 46-48, o de sustituyentes aromáticos cargados, 49, al núcleo de TTF, y se

30

Sunandana, C. S. “Techniques and Applications of Electron Spin Resonance”. Bulletin of Materials

Science 1998, 21, 1-70. 31

Bryce, M. R.; Petty, M. C. “Electrically Conductive Langmuir-Blodgett Films of Charge-Transfer

Materials”. Nature, 1995, 374, 771-776. 32

Roberts, G. G. “An Applied Science Perspective of Langmuir-Blodgett Films”. Adv. Phys. 1985, 34,

475-512.

Introducción 17

han usado para hacer películas de Langmuir-Blodgett de complejos de transferencia de

carga y de sales de transferencia de carga.33

S

S

S

SS

S S

S C18H37

S

S

S

S

N N

CH3H3C

H3C CH3

C18H37C18H37

46 47

S S

S S

C10H21S SC10H21

H3C S(CH2)4NHCOCH2S

S S

S S

C10H21S SC10H21

S(CH2)4NHCOCH2S

SS

SS

SC10H21C10H21S

CH3

S

S

S

SS

S

CH3

CH3

NH3C

I

48 49

Las películas de Langmuir-Blodgett no tienen aplicación únicamente en la obtención de

materiales conductores, sino que se han diseñado sistemas de Langmuir-Blodgett con

muy diversos fines. Un ejemplo de membrana luminiscente se ha obtenido mediante la

formación de monocapas del derivado antracénico 50.

COOH

50

Otro ejemplo de las diversas utilidades de las películas de Langmuir-Blodgett lo

constituyen los complejos de 5,10,15,20-tetraquis(4-hidroxifenil)porfirina con Fe(III),

Co(II), Ni(II), Cu(II) y Pt(II) que forman películas de Langmuir-Blodgett que pueden

ser usadas como sensores para detectar gases, como Cl2, HCl y O2.34

33

Nakamura, T. en “Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers” Vol. 1 Nalwa, H. S.

Ed. Wiley, 1997, pag 727-780. 34

“Molecular Electronic Devices”. Carter, F. L. Ed. Marcel Dekker, New York, 1987.


1.2. Moléculas orgánicas magnéticas

El comportamiento magnético se detecta por la respuesta de repulsión o atracción de un

material frente a un campo magnético. Este comportamiento se debe al espín

mecanocuántico de cada electrón y a cómo éste interacciona con los demás espines

vecinos. En función de ésto, los materiales magnéticos se clasifican en paramagnéticos,

que presentan los espines desordenados, ferromagnéticos, con espines ordenados

paralelos, antiferromagnéticos, con espines ordenados y opuestos, y ferrimagnéticos,

que resultan de acoplamientos del mismo tipo que los antiferromagnéticos pero en los

que no se produce la cancelación total de los espines (Figura 1.6). Esta ordenación de

estado ferro-, antiferro- o ferrimagnético sólo ocurre por debajo de la temperatura crítica

o temperatura de ordenación magnética Tc.

Xxx xxx

Xxx

Paramagnético Ferromagnético Antiferromagnético Ferrimagnético

Figura 1.6: Comportamiento común de los espines emparejados

1.2.1. Moléculas ferromagnéticas basadas en sales de transferencia electrónica

En muchos casos la conductividad y el magnetismo están unidos. Así, en 1979 Miller

observó que existía ordenación ferromagnética en la sal de transferencia de carga

[FeCp*2][TCNQ] (Cp* = η5-C5Me5).

35 En 1985 se reemplazó el TCNQ por un aceptor

más pequeño, el TCNE (tetracianoetileno), y el complejo [FeCp*2][TCNE] mostró un

ferromagnetismo elevado.36

35

Candela, G. A.; Swartzendruber, L.; Miller, J. S.; Rice, M. J. “Metamagnetic Properties

of One-dimensional Decamethylferrocenium 7,7,8,8-Tetracyano-p-quinodimethamide (1:1):

[Fe(η5-C5Me5)2]+·[TCNQ]-·”. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 2755-2756.

36 Miller, J. S.; Calabrese, J. C.; Rommelmann, H.; Chittapeddi, S. R; Zhang, J. H.; Reiff, W. M.;

Epstein, A. J. “Ferromagnetic Behavior of [Fe(C5Me5)2]9+·[TCNE]-·. Structural and Magnetic

Characterization of Decamethylferrocenium Tetracyanoethenide, [Fe(C5Me5)2]+·[TCNE]+·MeCN,

and Decamethylferrocenium Pentacyanopropenide, [Fe(C5Me5)2]+·[C3(CN)5]

-”. J. Am. Chem. Soc.

1987, 109, 769-781.

Introducción 19

1.2.2. Moléculas ferromagnéticas basadas en radicales nitroxilo

Hasta 1991 sólo se conocían cinco radicales orgánicos estables que mostraran un

comportamiento ferromagnético. Por el contrario, la mayoría de los radicales

sintetizados tenían favorecidas las interacciones antiferromagnéticas frente a las

ferromagnéticas.

Sin embargo, en la actualidad existen numerosos radicales orgánicos ferromagnéticos,

que han sido sintetizados introduciendo en una molécula aceptora o dadora de

electrones un radical estable como sustituyente.37

Los radicales más usados con este fin

son de tipo pirrolidin-1-oxilo, 51, y piperidin-1-oxilo, 52.

N O N O

51 52

El primer radical orgánico magnético estudiado fue 53,38

y el mejor caracterizado hasta

el momento es 54.39

N

O

O

O

O NO

N

N

N

O

O

O

O

53 54

O

Con la estrategia anteriormente descrita es posible preparar multitud de aceptores y

dadores susceptibles de formar complejos de carga conductores. De esta forma, se han

unido radicales tipo 51 y 52 a dadores como el TTF. Esta unión puede hacerse

37

Togashi, K.; Imachi, R.; Tomioka, K.; Tsuboi, H.; Ishida, T.; Nogami, T; Takeda, N.; Ishikawa, T.

“Organic Radicals Exhibiting Intermolecular Ferromagnetic Interactions with High Probability:

4-Arylmethyleneamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yloxyls and Related Compounds”.

Bull. Chem. Soc. Jpn. 1996, 69, 2821-2830. 38

Chouteau, G.; Veyret-Jeandey, C. “Metamagnetism in Tanol Suberate”. J. Phys. 1981, 42,

1441-1444. 39

Kinoshita, M. “Ferromagnetism of Organic Radical Crystal”. Jpn. J. Appl. Phys. 1994, 33,

5718-5733.


directamente o mediante grupos que actúan como puente entre ambas estructuras40

(Figura 1.7). También se ha realizado la unión con aceptores quinónicos.

Así, por ejemplo, 56 y 57 pueden formar complejos de transferencia de carga con

tetrafluorotetracianoquinodimetano (TCNQF4), presentando una elevada conductividad

además de magnetismo.40b

NS

S

S

S

N O

S

S

S

S

N

N

O

O

5655

NO

NS

S

S

S N

N

O

O

O

O

57 58

Figura 1.7: Algunos ejemplos de dadores y aceptores de electrones con radicales

1.2.3. Moléculas ferromagnéticas basadas en metalocenos

Los metalocenos son candidatos excelentes para poder acoplar unidades magnéticas, no

sólo por su extensa química sino también porque son especies electroactivas cuyo

estado de oxidación puede ser controlado mediante estímulos químicos o

electroquímicos.

Existen varias estrategias para obtener moléculas ferromagnéticas con metalocenos. La

primera, como ya se dijo, consiste en la formación de sales de transferencia de carga

40

(a) Kumai, R.; Matsuhita, M. M.; Izuoka, A.; Sugawara, T. “Intramolecular Exchange Interaction in a

Novel Cross-Conjugated Spin System Composed of π-Ion Radical and Nitronyl Nitroxide”. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4523-4524. (b) Sugimoto, T.; Yamaga, S.; Nakai, M.; Tsujii, M,

Nakatsuji, H.; Hosoito, N. “Different Magnetic Properties of Change-Transfer Complexes and Cation

Radical Salts of Tetratiafulvalene Derivatives Susbstituted with Imino Pyrolidine- and

Piperidine-1-oxyls”. Chem. Lett. 1993, 1917-1820. (c) Nakazaki, J.; Matsushita, M. M.; Izuoka, A.;

Sugawara, T. “Novel Spin-Polarized TTF Donors Affording Ground State Triplet Cation Diradicals”.

Tetrahedron Lett. 1999, 40, 5027-5030. (d) Fijiwara, H.; Kobayashi, H. “New pi-extended Organic Donor Containing a Stable TEMPO Radical as a Candidate for Conducting Magnetic Multifunctional

Materials”. Chem. Commun. 1999, 2417-2417.

Introducción 21

entre metalocenos y aceptores de electrones. En la tabla 1.3 se muestran algunos

ejemplos, también se incluyen los valores de Curie-Weiss, Θ, que indican la magnitud

del carácter ferromagnético, así como la temperatura crítica, Tc.

Complejo CT

ΘΘΘΘ

(K)�

Tc (K)

[MnCp*2][TCNE] 22.6 8.8

[CrCp*2][TCNE] 22.2 3.65

[FeCp*2][TCNE] 16.8 4.8

[MnCp*2][TCNQ] 10.5 6.5

[CrCp*2][TCNQ] 12.8 3.5

[FeCp*2][TCNQ] 12.3 2.6

Tabla 1.3: Algunos ejemplos de complejos de TC con metalocenos. Se muestran los valores de Curie-

Weiss y la temperatura crítica

También se puede combinar un metaloceno con radicales orgánicos estables con el fin

de formar sales de transferencia de carga. Así, el radical 59 forma un complejo de

transferencia de carga con DDQ que presenta un comportamiento magnético

dependiente de la temperatura, aunque es predominantemente antiferromagnético.41

N

N

O

O

Fe

59

O

O

CN

CNCl

Cl

DDQ, 14

También se han utilizado los metalocenos como puente entre radicales para poder

obtener nuevas moléculas ferromagnéticas, como por ejemplo 60.42

41

Nakamura, Y.; Koga, N.; Iwamura, H. “Synthesis and Characterization of 2-Ferrocenyl-4,4,5,5-

tetramethyl-2-imidazolin-1-oxyl 3-oxide and its CT-Complex with DDQ”. Chem. Lett. 1991, 69-72. 42

Elsner, O.; Ruiz-Molina, D.; Vidal-Gancedo, J.; Rovira, C.; Veciana, J. “Ferromagnetic interactions

between triphenylmethyl radicals through an organometallic coupler”. Chem. Commun. 1999,

579-580.


Fe

Cl

ClCl

Cl

Cl

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

Cl

Cl

ClCl

Cl

60

1.2.4. Moléculas ferromagnéticas basadas en heterociclos de azufre y nitrógeno

La estructura sólida del radical 61 está constituida por radicales individuales con

contactos próximos entre los puentes azufre-azufre y el grupo ciano de una molécula

vecina. Esta molécula constituye el primer ejemplo de radical ditiazolilo que retiene su

carácter paramagnético en estado sólido.

El radical 61 se preparó como dos polimorfos, la fase a, con un momento magnético

efectivo de 1.60 mB, y la fase b, cuyo momento tiene un valor de 1.55 mB a

temperatura ambiente. Este compuesto muestra ferromagnetismo a 36 K, siendo el

primer radical orgánico que muestra una magnetización espontánea por encima de la

temperatura del helio líquido.30

NS

SN

FF

F F

C

NS

SN

FF

F F

CN N

61

1.2.5. Moléculas ferromagnéticas débiles

Las moléculas que tienen un determinado número de espines ferromagnéticos acoplados

con un determinado ángulo de inclinación presentan un ferromagnetismo débil, lo que

provoca una reducción del momento magnético de la molécula.

En la tabla 1.4 se muestran algunos ejemplos de moléculas que contienen este tipo de

magnetismo.

Introducción 23

Ferromagnetismo débil Tc (K)

Ftalocianina de manganeso xxxxxxx 8.3

Octaetiltetraazaporfirina de hierro 5.6

[κ-(BEDT-TTF)]2Cu [N(CN)2]Cl 22

Li[TCNQF4] 12

Cu(Me2DCNI)2-d16 8

TDAE(C60) (TDAE = Tetradimetilaminoetileno) 16.1

Tabla 1.4: Ejemplos representativos de ferromagnetismo débil

2. Materiales ópticos no lineales

La habilidad de manipular la frecuencia, la fase, la polarización o la trayectoria de la luz

tiene aplicaciones tecnológicas muy importantes en áreas tales como la producción de

luz láser sintonizada y el almacenamiento de datos ópticos.

En la actualidad, existe un enorme interés en la búsqueda de materiales orgánicos e

inorgánicos que presenten efectos de óptica no lineal (NLO), especialmente materiales

que producen armónicos de segunda generación.

2.1. Orígenes de la óptica no lineal

Cuando la radiación electromagnética interacciona con la materia provoca una

oscilación en la distribución de la densidad electrónica de la molécula en la misma

frecuencia que la luz incidente. La presencia de una carga oscilante provoca una

separación de cargas y la aparición de un dipolo inducido oscilante, con momento µ,

que es una función de la frecuencia de la luz incidente, ω, y que es también

proporcional a la magnitud del campo eléctrico, E. La magnitud del dipolo inducido

para un determinado E está determinada por la facilidad en la deformación de la

densidad electrónica en un átomo o molécula en particular. La facilidad de deformación

de la densidad electrónica es la polarizabilidad. Debido a que puede ser diferente según


las diferentes direcciones, la polarizabilidad es un tensor, y la polarizabilidad molecular

total se expresa como:

Polarización = µ(ω) = αij(ω)E(ω)

Donde, αij(ω) es el tensor de polarizabilidad lineal a la frecuencia ω y describe la

variación lineal del dipolo inducido con el campo eléctrico. La oscilación resultante en

la polarización (dipolo oscilante) es, en efecto, una carga móvil, y por lo tanto emitirá

radiación de la misma frecuencia que la oscilación. Esto produce efectos de óptica lineal

como la birrefringencia y la refracción. Sin embargo, cuando una molécula se somete a

campos muy intensos, como los producidos por la luz láser, el material puede ser tan

polarizado que su polarizabilidad puede cambiar. En este caso, la polarización inducida

es una función no lineal de la fuerza del campo. De nuevo esta función es un tensor,

porque la luz incidente puede provenir de cualquier dirección e inducir una polarización

de respuesta en cualquier dirección.

La expresión matemática del tensor tiene un número infinito de términos, aunque a

campos muy altos el segundo y el tercer término son los realmente importantes. El

tensor puede expresarse como:

µ = µ0 + (αij)E + 1/2(βijk)E·E + 1/6(γijk)E·E·E + ...

El componente fundamental αE es lineal con respecto a E y representa las propiedades

de óptica lineal. El segundo, el tercero y los siguientes términos armónicos son no

lineales respecto a E y producen efectos de óptica no lineal. Los valores de β,

responsable de la generación de armónicos de segundo orden, y γ, que conduce a la

formación de armónicos de tercer orden, se refieren a la primera y segunda

hiperpolarizabilidad, respectivamente.

2.2. Materiales ópticos no lineales de segundo orden

Los criterios electrónicos generales para generar armónicos de segundo orden son los

siguientes:

� Gran variación en el momento dipolar bajo excitación

Introducción 25

� Grandes momentos dipolares transitorios

� Pequeñas diferencias energéticas entre el estado excitado y el estado normal

Las moléculas constituidas por un aceptor de electrones y un dador de electrones

conectados entre sí por un cable molecular son altamente polarizables y presentan

comportamiento de óptica no lineal.

En base a esto, Lehn ha desarrollado varios sistemas “push-pull” usando como dadores

grupos benzo-1,3-ditiol o p-dimetilaminofenilo, y una gran variedad de aceptores

(Figura 1.8).43

43

Blancharddesce, M.; Ledoux, I.; Lehn, J. M.; Malthete, J.; Zyss, J. “Push-Pull Polyenes and

Carotenoids - Synthesis and Non-Linear Optical-Properties”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1988,

737-739.


D A

(a)

S

S

A

N

A62 63

(b)

S

S

A

S

S

A

S

S

A

N

A

N

AN

A

64 65

66 67

68 69

O

HA =

CN

CN

N NCN NO2

"Cable molecular"

Figura 1.8 Polienos “push-pull” en los que un dador de electrones orgánicos y un aceptor están

conectados mediante un “cable molecular”: (a) diagrama esquemático; (b) ejemplos

Para conseguir una ordenación no centrosimétrica se han incorporado estos materiales

en monocapas de Langmuir-Blodgett formadas con ácidos grasos. Los ácidos grasos se

eligen de la misma longitud que el material aceptor-dador. Las monocapas así

producidas presentan unas marcadas propiedades ópticas no lineales (Figura 1.9).

Introducción 27

HO2C HO2C HO2C

N

S

S

N

S

S

N

S

S

HO2C HO2C HO2C

Figura 1.9: Organización de Langmuir-Blodgett formada por moleculas NLO entre ácidos grasos

La presencia de unidades organometálicas, tales como carbonilos de Fischer y

metalocenos, ofrece una amplia variedad de perspectivas sintéticas y electrónicas para la

obtención de materiales organometálicos de metales de transición. Los derivados con

metalocenos como 70 han sido ampliamente estudiados y presentan propiedades de

óptica no lineal. Los valores de β son comparables a los de las especies orgánicas del

mismo tipo, pero muestran además propiedades electrónicas y redox propias del

metaloceno.44

X

X

X

X

X

M

Y

n

X = H, Men = 1, 2Y = CN, CHO, NO2

M = Fe, Ru

70

44

Long, N. J. “Organometallic Compounds for Nonlinear Optics-The Search for En-light-enment!”.

Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34, 21-38.


Las propiedades de óptica no lineal aumentan cuando aumenta la longitud de la cadena

y además la presencia de grupos metilo en los anillos de ciclopentadieno también

aumenta significativamente las propiedades de óptica no lineal. Del mismo modo, los

compuestos trans tienen mejores propiedades de óptica no lineal que los cis. En cuanto

al metal, los compuestos de hierro presentan mejores propiedades de óptica no lineal

que los que tienen rutenio y esto indica que el rutenio es un dador peor.

Coe obtuvo el primer interruptor molecular basado en propiedades de óptica no lineal.45

El complejo de rutenio 71 presenta un elevado valor de β. Cuando el rutenio (III) es

oxidado, el comportamiento de óptica no lineal del sistema se reduce drásticamente,

siendo restaurado tras una nueva reducción. Este proceso es completamente reversible.

N N

Me

O

Ru

NH3

H3N

H3N

H3N

NH3

3+

71

En la actualidad, existe también un gran interés en introducir dadores de electrones

como el TTF en materiales diseñados para óptica no lineal.46

Algunos ejemplos se

muestran en la figura 1.10.

45

Coe, B. J. “Molecular Materials Possessing Switchable Quadratic Nonlinear Optical Properties”.

Chem. Eur. J. 1999, 5, 2464-2471. 46

Bryce, M. R.; Green, A.; Moore, A. J.; Perepichka, D. F.; Batsanov, A. S.; Howard, J. A. K.; Ledoux-

Rak, I.; González, M.; Martín, N.; Segura, J. L.; Garín, J.; Orduna, J.; Alcalá, R.; Villacampa, B.

“Synthesis of Conjugated Tetreathiafulvalene (TTF)- π-Acceptor Molecules – Intramolecular Charge Transfer and Nonlinear Optical Properties”. Eur. J. Org. Chem. 2001, 1927-1937.

Introducción 29

S

S

S

S

R

R

CHO

S

S

S

S

R

R

CN

CNS

S

S

S

R

R

NO2

S

S

S

S

R

R

O

NCCN

S

S

S

S

R

RNH

NH

O

O O

S

S

S

S

R

RN

N

O

O O

Me

Me

S

S

S

S

R

RN

N

O

O S

Et

Et

74

75 76

7778

72 73

Figura 1.10: Ejemplos seleccionados de materiales NLO que contienen TTF

2.3. Materiales ópticos no lineales de tercer orden

En un principio, el diseño de materiales de tercer orden se centró en sistemas

π-conjugados extendidos.47

Se han estudiado ampliamente oligómeros y polímeros

como, por ejemplo, poliacetilenos, polidiacetilenos, poliarilenos y poli(arilenvinilenos).

En la actualidad se está también investigando la extensión del sistema π en dos y tres

direcciones, utilizando sistemas tales como ftalocianinas y fullerenos, respectivamente.

Las relaciones entre estructura y propiedades para los efectos de tercer orden son más

complejas que las existentes en los efectos de segundo orden. En principio, para generar

efectos de tercer orden no es necesaria la existencia de asimetría molecular.

Al igual que ocurría con los efectos de segundo orden, la introducción de metalocenos

puede ayudar a producir efectos de tercer orden. Se ha estudiado la óptica no lineal de

metalocenos tales como ferrocenos, hafnocenos, rutenocenos y zirconocenos. Sin

embargo, los ferrocenos son los compuestos que presentan mayor interés, debido a su

47

Bredas, J. L.; Adant, C.; Tackx, P.; Persoons, A.; Pierce, B. M. “3rd-Order Nonlinear-Optical

Response in Organic Materials - Theoretical and Experimental Aspects”. Chem. Rev. 1994, 94, 243-

278.


estabilidad y a su versatilidad sintética, y los que han dado lugar a más ejemplos (Figura

1.11).48

Fe

CHO

Fe

Fe

Fe

Ph

Ph

Ph

Fe

OHC

n

79 80

81 82

Figura 1.11: Algunos derivados de ferrocenos estudiados para óptica no lineal de tercer orden

Otra buena aproximación para obtener este tipo de materiales implica el uso de

polialquinos organometálicos conjugados que tienen deslocalización extendida a través

de la cadena polimérica (Figura 1.12).49

Pt

PBu3

PBu3

H3C

CH3

Pt

PBu3

PBu3

Pd

PBu3

PBu3

Pt

PBu3

PBu3

H3C

CH3

H3C

CH3

Pt

PBu3

PBu3

n n n

n n

83 84 85

86 87

Figura 1.12: Algunos palatino- y paladapolienos que presentan propiedades NLO de tercer orden

Algunos ditiolanos con metales de transición, como por ejemplo 88, también presentan

efectos de tercer orden.50

48

Ghoshal, S.; Samoe, M.; Prasad, P. N.; Tufariello, J. J. “Optical Nonlinearities of Organometallic

Structures - Aryl and Vinyl Derivatives of Ferrocene”. J. Phys. Chem. 1990, 94, 2847-2851. 49

Guha, S.; Frazier, C. C.; Porter, P. L.; Kang, K.; Finberg, S. E. “Measurement of the 3rd-orden

Hyperpolarizability of Platinum Poly-ynes”. Optics Lett. 1989, 14, 952-954. 50

Oliver, S. N.; Winter, C. S.; Rush, J. D.; Underhill, A. E.; Hill, C. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng.

1990, 1337, 81.

Introducción 31

S

M

S

S

S

R

R

R

R

88, M = Ni, Pt R = CH3, Ph

Varias clases de materiales orgánicos están siendo estudiadas en la actualidad como

materiales de tercer orden: líquidos, sólidos moleculares, complejos de transferencia de

carga, polímeros π-conjugados, composites orgánicos y cristales líquidos.47

Una de las

principales aplicaciones de los materiales ópticos no lineales de tercer orden se

encuentra en el área del procesamiento de señales ópticas.

3. Cristales líquidos

Los cristales líquidos se descubrieron a finales del siglo XIX, pero ha sido en las

últimas dos décadas cuando sus propiedades han sido más ampliamente usadas.

Como su nombre indica, los cristales líquidos tienen algunas propiedades características

de los líquidos (fluyen) y algunas propiedades de los cristales (tienen propiedades

diferentes en las distintas direcciones).

Los cristales líquidos también reciben el nombre de líquidos cristalinos, mesofases o

fases mesomórficas. Los compuestos con propiedades mesomórficas pueden ser

llamados mesogénicos.51

3.1. Tipos de cristales líquidos

Los cristales líquidos pueden ser clasificados atendiendo a diversos criterios. Así, si se

realiza una clasificación general, debemos hablar de cristales líquidos termotrópicos,52

51

(a) Collings, P. J.; Hird, M.; “Introduction to Liquid Crystals Chemistry and Physics”. Taylor and

Francis, London, 1997. (b) Collings, P. J.; Patel, J. S. “Handbook of Liquid Crystal Research”.

Oxford University Press, Oxford, 1997. (c) “Handbook of Liquid Crystals”. Demus, D.; Goodby, J.

W.; Gray, G. W.; Spiess, H. W.; Vill, V. Ed. Wiley-VCH, Weinheim, Chichester, y New York, 1998.

(d) Percec, V. “Liquid Crystals 100 Years Later, What Are the New Concepts Used in the Design of

Molecular, Macromolecular and Supramolecular Liquid Crystals?”. Macromol. Symp. 1997, 117,

267-273. 52

(a) Gray, G. W. “Low-molar-mass Thermotropic Liquid Crystals”. Philos. Trans. R.. Soc. Lond. Ser.

A Math. Phys. Eng. Sci. 1990, 330, 73-94. (b) Gray, G. W. “The Chemistry of Liquid Crystals”

Philos. Trans. R. Soc. Lond. Ser. A Math. Phys. Eng. Sci. 1983, 309, 77-92. (c) Vertogen, G.; De Jeu,


en los que la fase líquida cristalina existe en ciertas regiones de temperatura. Este tipo

de fases puede presentarse tanto en compuestos puros como en mezclas.

El otro tipo de cristal líquido genérico sólo existe en mezclas constituidas por

compuestos con elevada polaridad (compuestos anfifílicos) y ciertos disolventes;

reciben el nombre de cristales líquidos liotrópicos y la condición necesaria para su

existencia es la interacción fuerte entre los compuestos polares con las moléculas del

disolvente.53

Existen compuestos, llamados anfotrópicos, que son capaces de formar cristales

líquidos termotrópicos y liotrópicos.

Si atendemos a la estructura molecular podemos clasificar los cristales líquidos en:

� Cristales líquidos calamíticos: constituidos por moléculas alargadas, en forma de

varilla. Se consideran los cristales líquidos clásicos.

� Cristales líquidos discóticos: formados por moléculas circulares, en forma de disco.

Fueron descubiertos en 1977.54

� Cristales líquidos sanídicos: formados por moléculas en forma de ladrillos. Los

primeros se descubrieron en 1986 en cristales líquidos poliméricos.

También podemos hacer una clasificación atendiendo a la estructura de la fase. Las

estructuras de fase más importantes que pueden presentar son las siguientes:

� Nemáticas: la mayoría de los cristales líquidos presentan esta estructura. Al

contrario que en los líquidos isotrópicos, uno o dos de los ejes moleculares están

orientados paralelamente respecto a otro; esto origina un orden de orientación de

largo alcance. Dentro de este tipo se encuentran los cristales líquidos colestéricos,

W. H. “Thermotropic Liquid Crystals, Fundamentals”. Springer, Heidelberg, 1987. (d)

“Thermotropic Liquid Crystals, Structures and Phase Transitions”. Gray, G. W. Ed. Vol. 22, Wiley,

New York, 1987. 53

(a) Charvolin, J. “Lyotropic Liquid Crystals, Structures and Phase Transitions”. NATO ASI Ser B

1989, 211, 95-111. (b) Gelbart, W. M.; Ben-Shaul, A.; Masters, A.; McMullen, W. E. “Effects of

Interaggregate Forces on Micellar Size in Isotropic and Aligned Phases, Physics of Amphiphiles: Miceles, Vesicles and Microemulsions”. Elsevier, Amsterdam, 1985.

54 Chandrasekhar, S. “Liquid Crystals of Disc-like Molecules”. Philos. Trans. R. Soc. Lond. Ser. A

Math. Phys. Eng. Sci. 1983, 309, 93-103.

Introducción 33

que son una variante del estado nemático, que se da en moléculas quirales. La

denominación de colestérico proviene del hecho de que la primera vez que se

observó este tipo de fases fue en un derivado del colesterol. Suelen estar

organizados en forma de hélice y esta estructura en hélice les confiere propiedades

ópticas muy especiales.

� Esmécticas: estructuras en capas con muchas posibilidades de orden en las capas y

con posibilidades de diferentes interacciones mutuas entre las capas. Tienen una

orientación de largo alcance y un orden posicional más o menos establecido.

� Cúbicas: estructuras formadas por unidades micelares colocadas entre rejas o por

complicadas redes entretejidas.

� Columnares: estructuras organizadas en columnas formadas a través de

interacciones paralelas entre moléculas que tienen forma circular o de disco.

Figura 1.13: Representación de los tipos de mesofases más comunes que presentan los cristales líquidos


3.2. Materiales basados en cristales líquidos calamíticos

Vorländer demostró que la mayoría de los cristales líquidos están constituidos por

moléculas alargadas, que habitualmente se construyen uniendo una o dos cadenas

alifáticas a un núcleo rígido formado por unidades planas ricas en electrones, como

anillos aromáticos, separadas por uniones cortas que contienen generalmente dobles

enlaces (Figura 1.14).

N

N

OC9H19

O

O

O

C8H17

O

C8H17

C10H21

N

C6H13

O

O

O

O

O

C6H13

O

O

C6H13

89 90

91 92

Figura 1.14: Algunos ejemplos típicos de cristales líquidos calamíticos con núcleo rígido y cadenas

flexibles

El problema que presenta este tipo de estructuras es que la temperatura a la que

manifiestan sus propiedades como cristales líquidos es elevada, debido a las

interacciones existentes entre las moléculas.

Se pueden controlar los puntos de fusión de estos compuestos modificando la longitud

de las cadenas unidas al núcleo rígido. A mayor longitud, menores puntos de fusión.

Pero además, estas cadenas largas tienden a interaccionar entre ellas formando capas en

las que las cadenas se sitúan en una región y el núcleo aromático en otra. Se promueve

así una fase esmética frente a una fase nemática.

En 1972, Gray y colaboradores sintetizaron dos moléculas orgánicas alargadas basadas

en cianobifenilos (Figura 1.15).55

Estas moléculas tienen tres características esenciales:

55

Gray, G. W.; Hird, M.; Ifill, A. D.; Smith, W. E.; Toyne, K. J. “The Synthesis and Transition-

Temperatures of Some 4'-Alkyl-4-Cyano-3-Fluorobiphenyls and 4'-Alkoxy-4-Cyano-3-

Fluorobiphenyls”. Liquid Crystals 1995, 19, 77-83.

Introducción 35

un grupo bifenilo, molécula químicamente estable; cadenas alquílicas con las que poder

controlar los puntos de fusión; y un grupo ciano que nos asegura la respuesta correcta al

someter estas moléculas a un campo eléctrico. Estas moléculas por sí solas no presentan

un rango de temperatura adecuado para su utilización como cristal líquido. Sin embargo,

mezclas de 93 y 94 proporcionan amplios rangos de temperatura variable que oscilan

entre los -3 ºC y los 52 ºC. En 1973, Gray sintetizó también el compuesto 95 que al ser

mezclado con 93 y 94 permite trabajar con en un rango de temperatura de -9 ºC a 59 ºC.

CNC5H11 CNO

C5H11

C5H11 CN

93 94 95

Figura 1.15: Algunos cristales líquidos que han revolucionado la industria de las pantallas digitales

La principal utilidad de este tipo de cristales líquidos está orientada a la fabricación de

pantallas digitales.

Recientemente, Fergason y Doane han desarrollado una nueva aplicación para las fases

nemáticas. Han diseñado un cristal líquido que está disperso en una matriz polimérica

transparente; se construye disolviendo el cristal líquido en los monómeros precursores

del polímero y realizando a continuación la polimerización. Al formarse el polímero, los

cristales líquidos se ordenan al azar, y cuando la luz pasa a través de la película formada

se produce su dispersión, por lo que la película aparece opaca. Si se aplica un campo

eléctrico los cristales líquidos se ordenan, y la película se vuelve transparente; cuando el

campo eléctrico cesa las moléculas de cristal líquido vuelven a su desorden inicial, y la

película vuelve a aparecer opaca. Esto constituye un interruptor eléctrico para la

obtención de láminas opacas o transparentes.


Opaco Xxxxxxxx Transparente

Figura 1.16: Interruptor eléctrico basado en cristales líquidos dispersos en una matriz polimérica

3.3. Materiales basados en cristales líquidos discóticos

El primer cristal líquido discótico 96 fue sintetizado por Chandrasekhar en 1977. Desde

entonces, se ha descubierto un elevado número de cristales líquidos discóticos.56

Normalmente, estos cristales discóticos se componen de un núcleo aromático, que lleva

seis u ocho cadenas alifáticas unidas.57

O

C5H11

C5H11 O

C5H11

O

O

C5H11

O C5H11

C5H11

O

96

Las fases más simples que se suelen presentar son las fases nemáticas discóticas.

56

Vögtle, F. “Supramolecular Chemistry”. Wiley, Chichester y New York, 1993, pag. 231-281. 57

(a) Manickam, M.; Kumar, S. “New Mixed Tail Triphenylene Discotic Liquid Crystals”. Mol. Cryst.

Liq. Cryst. 1999, 326, 165-176. (b) Kumar, S.; Kumar Varshney, S. “A Room-temperature Discotic

Nematic Liquid Crystal”. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3140-3142.

Introducción 37

Los cristales líquidos discóticos han sido ampliamente explotados a nivel comercial,

pero en la actualidad existe un gran interés en su uso como cables moleculares para

transportar electrones en aparatos electrónicos a nanoescala.58

Si las moléculas de una misma columna están muy próximas entre ellas, el tránsito de

electrones será más fácil dentro de una misma columna que entre las columnas

adyacentes. Se ha encontrado que existen varios tipos de fases discóticas en las que las

moléculas se organizan en columnas (Figura 1.17).

Figura 1.17: Organización molecular entre cristales líquidos con fases columnares

Una de las posibles aplicaciones de estos cables moleculares se encuentra en la

fabricación de sensores medioambientales de gases o en aparatos electrónicos, debido a

que su conductividad depende fuertemente de la distancia entre las moléculas que varía,

por ejemplo, cuando las moléculas de gas son absorbidas por el material.

58

(a) Boden, N.; Borner, R. C.; Bushby, R. J.; Clements, J. “First Observation of an n-doped quasi-one-

dimensional Discotic Liquid Crystals”. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10807-10808. (b) Sikharulidze,

D.; Chilaya, G.; Praefcke, K.; Blunk, D. “Liquid Crystalline Compounds. 112. First Observation of

an Optically Controlled Electro-optic Effect in Nematic-discotic Liquid Crystals”. Liq. Cryst. 1997, 23, 439-442. (c) Kleppinger, R.; Lillya, C. P.; Yang, C. Q. “Discotic Liquid Crystals through

Molecular Self-assembly”. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4097-4102. (d) Boden, N; Bissell, R.;

Clements, J.; Movaghar, B. “Discotic Liquid Crystals Self-organizing Molecular Wires”. Curr. Sci.

1996, 71, 599-601. (e) Adam, D.; Schuhmacher, P.; Simmener, J.; Haussling, L.; Siemensmeyer, K.;

Etzbach, K. H.; Ringsdorf, H.; Haarer, D. “Fast Photoconduction in the Highly Ordered Columnar

Phase of a Discotic Liquid Crystal”. Nature 1994, 371, 141-143. (f) Chandrasekhar, S. Krishna Prasad, S. “Recent Developments in Discotic Liquid Crystals”. Contemporary Physics 1999, 40, 237-

245.


3.4. Materiales basados en cristales líquidos colestéricos

Los cristales líquidos colestéricos han encontrado uso como sensores de temperatura.

En la organización en hélice, estos cristales líquidos pueden reflejar un determinado

color, que varía con la temperatura; normalmente varían del azul al rojo.

Para construir sensores de temperatura, el compuesto colestérico es encapsulado en una

matriz polimérica que se sitúa entre una superficie transparente y un soporte negro, que

absorbe cualquier luz extraña.

Además, los cristales líquidos colestéricos han sido utilizados recientemente en la

fabricación de pantallas digitales.59

La fase colestérica muestra dos texturas ópticas, una

que refleja fuertemente la luz, mientras que la otra no. Las dos texturas son estables y

pueden ser interconvertidas usando un campo eléctrico. Esto permite almacenar

información que podrá ser leída posteriormente.

Los cristales líquidos colestéricos que presentan fase esméctica quiral de tipo C, son

ferroeléctricos, es decir, presentan un momento dipolar permanente en ausencia de un

campo eléctrico externo. Esta propiedad puede ser usada en la construcción de pantallas

que pueden ser apagadas o encendidas muy rápidamente.

Más recientemente, Fukuda ha descubierto una fase esméctica quiral C que es

antiferroeléctrica, y en la que la dirección de la inclinación se alterna entre las capas. Su

uso en la fabricación de pantallas ofrece varias ventajas respecto al uso de fases

convencionales ferroeléctricas esmécticas quirales C, y permite reducir enormemente el

número de conexiones eléctricas necesarias en la fabricación de pantallas. 60

3.5. Materiales basados en cristales líquidos poliméricos

Los primeros cristales líquidos poliméricos sintéticos se observaron en disoluciones

concentradas de los polímeros poli(γ-metilglutamato) y poli(γ-benzilglutamato) 97 en

59

Yang, D. K.; Huang, X. Y.; Zhu, Y. M. “Bistable Cholesteric Reflective Displays: Materials and

Drive Schemes”. Annual Review of Materials Science 1997, 27, 117-146. 60

Takezoe, H.; Fukuda, A. “Application of Antiferroelectric Liquid-Crystals for Display and

Photoaddressed Spatial Light-Modulator”. Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and

Technology Section A-Molecular Crystals and Liquid Crystals 1994, 255, 253-259.

Introducción 39

disolventes tales como dioxano o diclorometano (Figura 1.18). Los polímeros disueltos

adoptan una estructura en hélices extendidas que pueden comportarse como largas

varillas rígidas que pueden empaquetarse entre sí eficientemente.

Kwolek ha encontrado que los cristales líquidos poliméricos pueden constituir fibras

que presentan una elevada resistencia. Estas fibras están constituidas por poliamidas

aromáticas relativamente rígidas llamadas aramidas. El primer producto, basado en una

poli-benzamida fue la fibra B, pero fue sustituida rápidamente por poli(p-

fenilentereftalamida) 98 que es conocida comercialmente como Kevlar®.61

Otras aramidas de relevancia industrial son los poli(p-fenilenbenzobistiazoles) o PBZT

99,62

y sus análogos oxazoles, PBO, que debido a su elevada fortaleza y su excelente

estabilidad térmica pueden ser usados en la industria aeroespacial.

HN

PhOC O

O

NH

O

OHNN

S N

S

n nn

97 98, Kevlar 99, PBZT

Figura 1.18: Estructura química de algunos polímeros que presentan comportamiento de cristal líquido en

disolución

También existen cristales líquidos poliméricos termotrópicos, que se pueden dividir en

dos clases: rígidos y semiflexibles.

En 1980 se comercializaron varios copoliésteres aromáticos termoplásticos, incluyendo

el Vectra, 100, que ha sido el que más aplicaciones ha encontrado.63

61

Chatzi, E. G.; Koenig, J. L. “Morphology and Structure of Kevlar Fibers - A Review”. Polymer-

Plastics Technology and Engineering 1987, 26, 229-270. 62

Mehta, V.R.; Kumar, S. “Structure, morphology, and properties of PBZT and methyl pendant PBZT

fibers”. Journal of Applied Polymer Science 1999, 73, 305-314. 63

Brees, D. E; Ramírez, J. E. “Vectra a High-Performance Fiber”. Journal of the Textile Institute 1990,

81, 561-574.


OO

OO

100, Vectra

0.750.25 n

Las aplicaciones más importantes de este tipo de cristales líquidos poliméricos se han

encontrado en componentes ópticos, discos compactos, conectores de fibras ópticas, etc.

Sin embargo, estos materiales son aún caros con lo que su comercialización está muy

limitada.

Los cristales líquidos poliméricos semi-flexibles se forman al unir los grupos de átomos

responsables del comportamiento como cristal líquido con uniones flexibles o

espaciadores. Al aumentar la flexibilidad se reducen las temperaturas de transición.

Grupo mesogénico Espaciador flexible

Figura 1.19: Esquema de cristal líquido polimérico semiflexible

Otro tipo de cristales poliméricos flexibles son los cristales líquidos poliméricos con

grupos laterales, en los que las unidades de cristales líquidos cuelgan de un polímero

guía a través de espaciadores flexibles (Figura 1.20). Estos materiales tienen

aplicaciones potenciales en tecnología electro-óptica avanzada.

Introducción 41

Figura 1.20: Cristales líquidos poliméricos unidos a un polímero guía mediante espaciadores flexibles

Wendorff ha demostrado que los polímeros que responden a la luz pueden ser usados

para almacenar información. Los materiales fotosensibles se construyen incorporando

unidades moleculares que cambian de estructura cuando son irradiadas por luz de una

determinada longitud de onda. Los materiales así formados permiten almacenar

información que se “escribe” mediante irradiación y puede ser borrada por simple

calentamiento, generalmente un láser de infrarrojos (Figura 1.21).64

Algunos cristales

líquidos que incluyen unidades de azobenceno presentan este comportamiento.

64

(a) Stracke, A.; Wendorff, J. H.; Janietz, D.; Mahlstedt, S. “Functionalized liquid-crystalline donor-

acceptor triple compounds containing azobenzene for optical storage” Advanced Materials 1999, 11,

667. (b) Stracke, A.; Wendorff, J. H.; Goldmann, D.; Janietz, D. “Optical storage in a smectic mesophase: thermal amplification of light-induced chromophore orientations and surface relief

gratings”. Liquid Crystals 2000, 27, 1049-1057.


Figura 1.21: Sistema de almacenamiento de información mediante cristales líquidos que contienen

azobencenos

4. Información y señales: Semioquímica y Sensores Químicos

La semioquímica es un área de la química supramolecular. El término proviene de

“semiótica” que significa el estudio de las señales o los signos y su uso o interpretación.

El área más obvia de aplicación para la semioquímica es la producción de sensores

moleculares: compuestos que pueden llevar a cabo paralelamente las tareas de

reconocimiento molecular y señalización. Pero la semioquímica también se ocupa de

otros aspectos tales como la generación de señales, procesado, transferencia,

amplificación, conversión y detección.

4.1. Sensores Fotoquímicos

El concepto básico de sensor se ilustra en la figura 1.22. El sustrato (huésped, analito)

es atraído por una parte del sensor, que hace las veces de receptor, y puede estar

constituido por diversos sistemas, tales como éteres corona, criptandos, cavitandos, etc.

La unión debe ser selectiva para el sustrato en cuestión en presencia de otros sustratos

potenciales. El receptor debe estar además en comunicación con un señalizador que

genere una señal cuando se produzca la unión con el sustrato. Esta señal puede ser una

radiación electromagnética (señal fotoquímica), una corriente (señal electroquímica) o

cualquier otro cambio externo que pueda ser medido u observado (por ejemplo, color o

pH). Esto implica que el espaciador que une el receptor con el detector debe permitir la

Introducción 43

comunicación entre ellos y que la unión debe provocar intrínsecamente un cambio en

las propiedades con respecto a las que presentan el receptor y el sustrato libres.65

UNIDAD DE SEÑALIZACIÓN ESPACIADOR RECEPTOR SUSTRATO

Figura 1.22: Representación figurada de un sensor químico, reproducida la cita 65

Una de las aplicaciones potenciales de estos sistemas se encuentra en la química

analítica, en que el receptor se usa para unir y reconocer pequeñas cantidades de analito.

Si la concentración de analito es muy baja se requiere una elevada selectividad y

afinidad entre el receptor y el sustrato, aunque a veces esto es difícil de conseguir.

Un ejemplo simple de un sensor fluorescente modulable es el sistema preparado por de

Silva, que consiste en un antraceno unido a un aza-18-corona-6 que actúa como receptor

selectivo para el ión K+ frente a otros cationes alcalinos (Esquema 1.1). En general, el

antraceno libre presenta una elevada fluorescencia; sin embargo, en el compuesto 101

esta fluorescencia se pierde completamente como resultado de la transferencia

electrónica desde el par de electrones desapareados del nitrógeno. En presencia de K+,

este par de electrones interacciona con el metal como parte de la unión con el sistema

macrocíclico. De esta forma, al unirse el K+, la fluorescencia del antraceno vuelve a

manifestarse y puede detectarse y medirse (Esquema 1.1). Este tipo de sensores recibe

el nombre de sensores PET (transferencia de electrones fotoinducida).66

65

Fabbrizzi, L.; Poggi, A. “Sensors and Switches from Supramolecular Chemistry”. Chem. Soc. Rev.

1995, 24, 197-202. 66

de Silva, A. P.; Fox, D. B.; Moody, T. S.; Weir, S. M. “Luminescent Sensors and Photonic

Switches”. Pure and Applied Chemistry 2001, 73, 503-511.


O O

O

O

N

O

X

K+

O O

O

O

N

O

K+

hνabs

hνfluohνabs

hνfluo

101 102

Esquema 1.1: Sensor de iones K+ basado en un azacoronando sustituido con antraceno

Existen otros sensores con antracenos, como por ejemplo el macro-triciclo 103, que

tienen un funcionamiento similar al anterior, y que sirven para reconocer cationes

diamonio lineales. Los grupos antraceno son utilizados como espaciadores al mismo

tiempo que como grupos fluorescentes. En función del tipo de espaciador utilizado se

podrán detectar cationes diamonio de diferente longitud.67

O O

N

O

N

O

O O

OO O

N

O

N

O

O

103

67

Fagues, F.; Desvergne, J. P.; Kampke, K.; Bouaslaurent, H.; Lehn, J. M.; Meyer, M.; Albrechtgary,

A. M. “Linear molecular recognition – spectroscopic, photophysical and complexation studies on alpha, omega-alkanediyldiammonium ions binding to a bisanthracenyl macrotricyclic receptor”.

J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3658-3664.

Introducción 45

Las propiedades fluorescentes del catión [Ru(bpy)3]2+

han sido ampliamente usadas en

la fabricación de sensores para el reconocimiento de aniones. En 1995 Beer y Szemes68

diseñaron un sensor para iones cloruro usando bipiridinas, 104. El receptor puede

complejar iones cloruro mediante cuatro enlaces por puente de hidrógeno, lo que

produce cambios en la fluorescencia de la molécula. La presencia de dos centros

luminiscentes en 104 complica la señal de fluorescencia y por ello sintetizaron el sensor

mixto 105, que contiene una unidad luminiscente y una unidad electroactiva. Este

sensor tiene la misma afinidad que 104 por los iones cloruro, y en presencia de un

equivalente de iones cloruro aumenta significativamente la fluorescencia del sensor 105.

N

N

N

N

N

N

N

O

N

O

N

N

O

O

N

N N

N

N

N

Ru Ru

H H

H H

2+ 2+

104

N

O

N

O

N

N

O

O

N

N N

N

N

N

Ru

H H

H H

M2+

105, M = Fe, Co+

El desarrollo de medios para medir la distribución y la concentración de iones de

importancia biológica, tales como el Zn2+

, Ca2+

y Mg2+

, es un tema de máximo interés

en el diseño de sensores. Resulta especialmente interesante poder detectar uno de estos

68

Beer, P.D.; Szemes, F.; “Remarkable Chloride over Dihydrogen Phosphate Anion Selectivity

Exhibited by Novel Macrocyclic Bis[ruthenium(II) bipyridyl] and Ruthenium Bipyridyl-metallocene

Receptors”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995, 2245-2247.


cationes en presencia de los otros dos en muestras de tejido. El primer receptor usado

con este fin fue el TSQ, 106, que actúa selectivamente produciendo fluorescencia con el

Zn2+

en presencia de los otros dos cationes. Desafortunadamente la fluorescencia varía

con el medio y con la estequiometría de los complejos, por lo que este sistema no es

ideal. Se consiguen mejoras usando un tipo de aceptor denominado Zinquin, que debido

a su carácter lipófilo difunde a través de las membranas celulares, y una vez en la célula

es hidrolizado por esterasas y compleja el Zn2+

. Este método no sirve para detectar el

Zn2+

presente en metaloenzimas o en proteínas con dedos de Zn2+

.69

SO2

HN

N

MeO

106

Kimura ha diseñado un fluoróforo de Zn2+

muy efectivo, el dansilamidoetilencicleno

107,70

que presenta la doble ventaja de la alta afinidad del grupo dansilamida

desprotonado por el Zn2+

y el gran aumento de la intensidad de fluorescencia debido a la

quelatación del metal por el nitrógeno del cromóforo. Este último factor es conocido

como efecto CHEF (aumento de la fluorescencia por quelatación). Este fluoróforo es

capaz de detectar Zn2+

en concentraciones del rango de 0.1 a 5 µM y existe una

dependencia lineal entre la concentración y la intensidad de fluorescencia. La

69

Kimber, M. C.; Mahadevan, I. B.; Lincoln, S. F.; Ward, A. D.; Tiekink, E. R. T. “The synthesis and

fluorescent properties of analogues of the zinc(II) specific fluorophore zinquin ester”. J. Org. Chem.

2000, 65, 8204-8209. 70

Koike, T.; Watanabe, T.; Aoki, S.; Kimura, E.; Shiro, M. “A novel biomimetic zinc(II)-fluorophore,

dansylamidoethyl- pendant macrocyclic tetraamine 1,4,7,10-tetraazocyclododecane (cyclen)”.

J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12696-12703.

Introducción 47

selectividad no se ve afectada en presencia de iones alcalinos o alcalinotérreos, aunque

el Cu2+

compite efectivamente con el Zn2+

.71

N

SO2HN

N

NH

HN

HN

N

O2S

N

N

NN

N

Zn2+

Zn2+

107 108

Esquema 1.2: Sensor detector de Zn2+ basado en un derivado de la dansilamida

4.2. Sensores electroquímicos

Los sensores electroquímicos incorporan un centro redox, por ejemplo un derivado de

ferroceno, que puede permitir la detección electroquímica de la unión del sustrato al

receptor.

Beer72

ha diseñado un sensor para moléculas neutras basado en receptores de tipo

calixareno. El receptor esta constituido por un calix[5]areno, 109, con tres derivados de

ferroceno unidos, y puede reconocer moléculas de disolvente dipolares como

acetonitrilo, dimetilsulfóxido y dimetilformamida, que se unen al receptor mediante

interacciones por puentes de hidrógeno con los dos grupos fenólicos restantes que

existen en el calixareno.

71

Kimura, E.; Koike, T. “Recent Development of Zinc Fluorophores”. Chem. Soc. Rev. 1998, 27,

179-184. 72

Beer, P. D.; Gale, P. A.; Chen, Z. Drew, M. G. B. “New bis- and tris-ferrocenyl and tris-benzoyl

lower-rim substituted calyx[5]arene esters: Synthesis, electrochemistry and X-ray crystal structures”.

Supramolecular Chemistry 1996, 7, 241-255.


OFc FcO

OH

OFc

HOFe

O

O

OFc =

109

La presencia de dipolos adyacentes provoca un pequeño, pero significativo,

desplazamiento en el potencial redox de los grupos ferroceno, que no ocurre en

presencia de moléculas apolares como el diclorometano o el tolueno.

La unión del sustrato a este receptor es débil, como consecuencia de la debilidad de los

sitios de unión que se utilizan.

Tucker ha conseguido diseñar un receptor que tiene una respuesta electroquímica mayor

que el diseñado por Beer para moléculas neutras. Este receptor, 110, incorpora zonas

para el reconocimiento mediante enlaces de hidrógeno,73

y es capaz de detectar ácido

glutárico en cloroformo. Cada grupo carboxilato forma dos enlaces de hidrógeno, el

hidroxilo con el nitrógeno de la piridina y el carbonilo con la amida presente en el

receptor.

Fe

NH

NH3C

O

HNNH3C

O

HO

HO

O

O

110 111, Ácido Glutárico

73

Carr, J. D.; Lambert, L.; Hibbs, D. E.; Hursthouse, M. B.; Malik, K. M. A.; Tucker, J. H. R. “Novel

electrochemical sensors for neutral molecules”. Chem. Commun. 1997, 1649-1650.

Introducción 49

5. Aparatos moleculares electrónicos: Interruptores, cables y rectificadores

Una máquina molecular puede definirse como el conjunto de un número de

componentes moleculares discretos diseñado para realizar una función específica. Cada

componente molecular realiza un acto simple, mientras que el conjunto entero realiza

una función más compleja, que es el resultado de la cooperación de varios componentes

moleculares.

Las máquinas moleculares operan a través de impulsos electrónicos y/o nucleares y se

caracterizan por:

� El tipo de energía suministrada para realizar el trabajo

� El tipo de detección de la función que realizan

� La posibilidad de repetir la operación (proceso cíclico)

� El tiempo necesario para completar un ciclo

� La función realizada

5.1. Cables moleculares

El término de cable molecular se reserva para aquellos sistemas que están totalmente

conjugados, tienen una longitud precisa, una constitución determinada y una o dos

funcionalizaciones terminales.

Las propiedades básicas de un cable molecular consisten en poder ser conectado entre

dos componentes (generalmente un aceptor de electrones y un dador de electrones) y en

poder conducir una señal eléctrica o impulso entre ellos. La señal eléctrica debe poder

ser transportada a una distancia espacial significativa.

El grupo de Lehn ha preparado varios compuestos de tipo carotenoide, 112-114,

llamados caroviológenos.74

Mediante dicroísmo lineal, Lehn ha demostrado que estos

caroviológenos son capaces de atravesar membranas moleculares de dihexadecilfosfato,

74

Arrhenius, T. S.; Blanchard-Desce, M.; Dvolaitzky, M.; Lehn, J. M.; Malthete, J. “Molecular devices

– caroviologens as an approach to molecular wires synthesis and incorporation into vesicle

membranes”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1986, 83, 5355-5359.


de espesor similar a la longitud de un cable molecular. En el compuesto 112 los grupos

piridinio hidrofílicos interactúan con las fases acuosas situadas en ambas caras de la

pared vesicular, actuando también como grupos electroactivos, aunque no modifican

significativamente la conductividad transmembranar.

N

N

112

N

N

-O3S

SO3

-

113

NN

N NN

N

N

N

114

Los mejores resultados se obtienen con el zwitterion 113, en presencia del cual se

observa un aumento de la conductividad de cuatro a ocho veces, entre una fase oxidante

interna que contiene ferricianuro potásico y una fase reductora externa de ditionito

sódico (Figura 1.23).

N

O3S

N

SO3

e - e -

Figura 1.23: Conductividad molecular a través de una vesícula de fosfolípido

Introducción 51

En máquinas moleculares electrónicas reales se requiere un grado de seguridad en caso

de daño, por lo que se ha diseñado un cable molecular triple 114. Del mismo modo,

Lehn ha desarrollado un aislante de cables moleculares, que consiste en hacer pasar a

los caroviológenos a través de la cavidad de una ciclodextrina, que actúa como “funda

protectora” (Figura 1.24).

N

N

Figura 1.24: Aislante molecular

Una aproximación alternativa hacia conductores moleculares fue realizada por Fox75

usando copolímeros de bloque que contienen unidades dadoras de electrones y unidades

aceptoras de electrones separadas por relés conductores, como por ejemplo 115.

Ph

O O

D

O O

R

O O

A

Ph

NMe

MeNC

CN

x y z

115

D = R = A =

Es posible realizar el control de la longitud del polímero y también del número de

monómeros que constituyen cada bloque polimérico. Los polímeros que se obtienen son

75

Fox, M. A. “Fundamentals in the design of molecular electronic devices: Long-range charge carrier

transport and electronic coupling”. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 201-207.


rígidos, y por lo tanto presentan características eléctricas bien definidas y muestran

transferencia electrónica vectorial desde el dador al aceptor.

Por otra parte, los materiales basados en polipéptidos tienen velocidades de

transferencia electrónica diferentes, dependiendo de la orientación del dipolo en la

hélice peptídica. Por lo tanto, esta transferencia electrónica puede ser controlada

mediante la aplicación de potenciales externos. Estos resultados representan un inicio

del control de las características de transferencia electrónica necesarias para diseñar

máquinas optoelectrónicas funcionales a nanoescala.75

El diseño de cables moleculares no está limitado únicamente a conductores orgánicos.

La incorporación de iones metálicos con sus diferentes estados de oxidación y actividad

fotoquímica proporciona nuevas perspectivas para la síntesis de conductores

moleculares con metales.6 En la figura 1.25 se muestran algunos ejemplos.

Re

Re

NOPh3P

PPh3ON

Re

PPh3ON

ReNOPh3P

ReNOPh3P

Re

PPh3ON RhHL

LL

n

116 117 118 119

Figura 1.25: Ejemplos de cables moleculares con metales de transición

Estas ideas, desarrolladas en moléculas pequeñas, se han usado también en la formación

de polímeros acetilénicos tales como 119, que son interesantes tanto por sus

propiedades conductoras como por sus propiedades ópticas no lineales.

5.2. Rectificadores moleculares

Un rectificador es un aparato que permite el flujo de electrones únicamente en una

dirección. En aparatos electrónicos voluminosos se utiliza para transformar corriente

Introducción 53

alterna en corriente continua. Los rectificadores convencionales se construyen con

semiconductores de tipo p (pobre en electrones) y de tipo n (rico en electrones) en

contacto. El rectificador causa un aumento de la capa de aislamiento en la zona de

contacto. Cuando la unión tipo n y tipo p se forma, los electrones fluyen del dador al

aceptor hasta que la carga se neutraliza dentro de la zona de contacto y, a partir de

entonces, el flujo de corriente queda imposibilitado. Si se aplica un potencial externo al

rectificador, dependiendo de la polaridad de dicho potencial, se producirá el cese o la

restauración de la corriente. Si se aplica una corriente alterna habrá flujo de corriente

sólo cuando el ciclo de alternancia sea de la polaridad adecuada.

En el ámbito molecular, se requieren las mismas características que en los componentes

supramoleculares y, por lo tanto, un rectificador molecular está formado por un dador

de electrones y un aceptor de electrones separados por una zona aislante.56

Los compuestos 120 y 121 tienen fragmentos aislantes de tipo σ, mientras que en

derivados de tipo carotenoide tales como 122 el dador y el aceptor están separados por

un sistema conductor π.

S

S

S

S

NC CN

NC CN

O

O

OMe

OMe

OMe

S

S

N

120 121

122


5.3. Interruptores moleculares

La idea del uso de moléculas en la interrupción de señales eléctricas, fue sugerido por

primera vez por Aviram y Ratner en 1974.76

Los tipos más frecuentes de interruptores son aquellos en los que hay un cambio

estructural producido por una fotoexcitación, o bien se produce un cambio electrónico

drástico causado por una perturbación externa.

5.3.1. El sistema 1,2-ditienileteno como interruptor

Un excelente componente para los aparatos moleculares es el sistema 1,2-ditienileteno,

que ha sido ampliamente usado por el grupo de Lehn en varios sistemas de

interruptores.77

La base del interruptor es la transformación de las unidades de

ditienileteno entre dos estados estables en función de la longitud de onda de la radiación

incidente (Esquema 1.3).

S

F

F

F FF

F

SR2

R1

S SR1

R2

F

F

FFF

F

N

S

S

CN

CN

Abierto

365 nm

> 600 nm

Cerrado

123a: R1 = R

2 =

124a: R1 = R

2 =

N

123b: R1 = R

2 =

S

S

CN

CN

124b: R1 = R

2 =

Esquema 1.3: Estados del 1,2-ditienileteno biestable

Esta capacidad de interrupción es altamente reversible por simple alternancia entre

irradiación con luz ultravioleta y luz visible. Además los dos estados, “abierto” y

76

Aviram, A.; Ratner, M. A. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 277. 77

Kawai, S. H.; Gilant, S. L.; Lehn, J. M. “Dual-mode optical-electrical molecular switching device”.

J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 1011-1013.

Introducción 55

“cerrado”, tienen propiedades electrónicas muy diferentes. El estado cerrado contiene

un sistema π totalmente conjugado, permitiendo una comunicación electrónica efectiva

desde el sustituyente R1 hasta R

2.

En 123 los dos sustituyentes unidos al interruptor tienen grupos atractores de electrones

idénticos. La forma cerrada se reduce fácilmente mientras que la forma abierta no lo

hace. Por lo tanto, constituye el prototipo de un cable molecular que puede actuar como

un interruptor.

En 124, R1 es un grupo dador de electrones, mientras que R

2 es un aceptor de

electrones. La molécula resultante en la forma cerrada es un sistema de tipo push-pull

con marcadas propiedades de óptica no lineal. Si se abre el interruptor con luz visible,

se destruye la comunicación entre los dos grupos finales de la molécula y se pierden las

propiedades de óptica no lineal.

El sistema fotointerrumpible más destacado basado en este concepto es 125. La forma

abierta 125 es electroquímicamente inerte. Cuando se cierra fotoquímicamente, la forma

cerrada 126 es oxidada fácilmente a la bis-quinona 127. La forma quinónica es

fotoquímicamente inerte y no puede volver a la forma abierta hasta que se vuelve a

reducir. El sistema puede ser utilizado en sistemas de almacenaje de información. El

1,2-ditienileteno 125 representa una aproximación química para la creación de un

EDRAW (borrado directo de lectura tras escritura) que es un modo de almacenaje de

información en el que ésta se escribe ópticamente mediante irradiación con luz

ultravioleta y es salvaguardada por oxidación. La información puede ser leída muchas

veces sin destrucción antes de ser finalmente destruida mediante reducción.


S

F

F

F FF

F

SS S

F

F

FFF

F

OHHOHO OH

[O]

S S

F

F

FFF

F

O O

365 nm

> 600 nm

> 600 nm

Fotoquímicamenteinerte

Electroquímicamente inerte

125 126

127

Esquema1.4: Interruptor foto y electroquímico 125

5.3.2. Luminiscencia electrointerrumpible

Otro ejemplo de un aparato molecular electro-óptico combinado lo constituye la pareja

de estructuras 128 y 129, que son electroquímicamente interconvertibles de forma

rápida. En la forma hidroquinónica reducida 129, el complejo Ru(bpy)32+

es altamente

luminiscente. La oxidación electroquímica hasta la forma quinónica 128 ocurre antes

que la oxidación del centro metálico de Ru(II) y provoca la interrupción de la

luminiscencia. Tanto la forma reducida como la oxidada de este compuesto pueden ser

aisladas, y la pareja redox es totalmente reversible y estable.78

78

Goulle, V.; Harriman, A.; Lehn, J. M. “An electro-photoswitch – redox switching of the

luminescence of a bipyridine metal-complex”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 1034-1036.

Introducción 57

N

N

N

N

N

N

Ru

O

O

N

N

N

N

N

N

Ru

HO

OH

2+

+2e-, -2H

+

-2e-, +2H

+

2+

128 129

Esquema1.5

5.3.3. Complejación fotointerrumpible

Las reacciones inducidas fotoquímicamente pueden ser usadas para generar un

interruptor en materiales que, cuando absorben luz, pasan desde un estado a otro,

provocando un cambio en sus propiedades.

Por ejemplo, un interruptor fotoquímico entre un receptor que puede unir fuertemente a

los cationes de los metales alcalinos y uno que los une mucho más débilmente puede

usarse para generar un pulso de luz cuando los cationes son liberados: una señal

fotoiónica. Este comportamiento se observa en un nitrofenil derivado del

[2.2.2]criptando, 130. Los criptandos se unen fuertemente a cationes tales como el K+,

incluso en agua; sin embargo, la irradiación con una longitud de onda de 330 nm

provoca la apertura del anillo conduciendo a 131. Esta especie tiene menor afinidad por

los cationes metálicos, y por lo tanto cualquier ion metálico unido es inmediatamente

liberado.


O O

N

O

N

O

NO2

O O

O O

N

O

N

O

NO2

O ON

O

N

O

O O

O

O

OH

O2N

n+

n+

n+

330 nm

130 131

Esquema 1.6

Otro componente fotointerrumpible muy usado es el azobenceno, que puede sufrir

isomerización cis/trans bajo condiciones térmicas o fotoquímicas (Esquema 1.7).79

N

N

N NT

132, trans 132, cis

hν

Esquema 1.7

Esta funcionalidad reversible del azobenceno se ha incorporado en varios sistemas de

receptores moleculares basados en éteres corona (azocoronas), ciclofanos (azofanos) y

compuestos tales como azocriptandos y azociclodextrinas. Un azocoronando como 133

actúa como interruptor frente a la unión de metales alcalinos. La forma trans no se une a

los cationes alcalinos como consecuencia de la conformación que adopta el

azocoronando, mientras que la forma cis compleja a los metales y muestra un

comportamiento similar a los análogos [15]corona-5, [18]corona-6 y [21]corona-7.

79

Rau, H. en “Photochromism, Molecules and Systems”. Dürr, H.; Bouas-Laurent, H. Ed. Elsevier,

Amsterdam, 1990.

Introducción 59

N N

O

O

OO

O

O

ON

N

OO

O

O OO

O

∆T

hν

133-trans 133-cis

Esquema 1.8

La estabilidad relativa de los isómeros cis y trans en muchos azoderivados depende de

la naturaleza del sustrato, y la velocidad de la isomerización, tanto térmica como

fotoquímica, puede ser influenciada por este hecho.

5.3.4. Interruptores alostéricos

Un sistema alostérico es aquel cuya conformación depende del estado de complejación

de dos o más sitios de unión. Estos tipos de sistemas son muy comunes entre las

macromoléculas biológicas, por ejemplo, el caso de la hemoglobina. Esta proteína

transportadora puede modificar su afinidad por el oxígeno debido a la unión de

moléculas pequeñas, como el monóxido de carbono, a un centro alostérico alejado del

centro activo. La unión a un sitio produce un cambio conformacional que influye en la

capacidad de unión del segundo sitio. Uno de los primeros ejemplos de interruptor

alostérico artificial lo constituye el macrociclo 134 diseñado por Rebek.80

En el estado libre, la molécula tiene una conformación flexible y no compleja bien a los

cationes alcalinos. La complejación del derivado bipiridina con un metal de transición

que presente un estado de oxidación bajo, como el Ru(II), provoca un cambio

conformacional que induce una rotación a través del eje piridilo-piridilo, situando el éter

corona en una conformación más preorganizada que permite la unión selectiva de Na+.

De forma similar, la unión de metales alcalinos con el éter corona del ligando organiza

80

Rebek, J. Jr. “Binding forces, equilibria, and rates – new models for enzymic catalysis”. Acc. Chem.

Res. 1984, 17, 258-264.


la parte que contiene la bipiridina para la unión con Ru(II) u otros metales de transición

(Esquema 1.9).

NN

O

O

OO

O

Na+

N

NOO

O

O ORu

2+

N

NOO

O

O O

134 135 136

Esquema 1.9

5.3.5. Interruptores para moléculas magnéticas

El magnetismo molecular puede ser fotocontrolado mediante la incorporación de

unidades fotocrómicas en el sistema. Es decir, cuando dos electrones desapareados se

sitúan en ambos extremos de una cadena π-conjugada, los dos espines de los electrones

desapareados interaccionan magnéticamente. Si puede controlarse la formación o

interrupción de un sistema π-conjugado usando una unidad fotocrómica, la interacción

magnética puede ser controlada mediante irradiación de luz.

Con este fin se han diseñado moléculas que tienen radicales nitroxilo colocados en los

extremos de sistemas que contienen la unidad fotocrómica diarileteno.81

Cuando las moléculas 137a y 138a se irradian a 313 nm, tiene lugar una ciclación

fotoquímica y la molécula pierde su carácter magnético inicial. Del mismo modo,

cuando 137b y 138b se irradian a 578 nm el anillo central vuelve a abrirse y la molécula

recupera su magnetismo inicial. Estos dos sistemas constituyen los primeros ejemplos

de interrupción reversible del magnetismo intramolecular.

81

(a) Matsuda, K.; Irie, M. “A Diarylethene with Two Nitronyl Nitroxides: Photoswitching of

Intramolecular Magnetic Interactions”. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7195-7201. (b) Matsuda, K.; Irie, M. “Photoswitching of Intramolecular Magnetic Interaction Using a Photochromic Spin

Coupler: An ESR Study”. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8309-8310.

Introducción 61

S

F

F

F FF

F

SS S

F

F

FFF

F

N

NN

N

O

OO

ON

N

O

O

N

N

O

O

S

F

F

F FF

F

S

N

N

O

O

N

N

O

O

S S

F

F

FFF

F

N

N

O

O

N

N

O

O

313 nm

578 nm

137a 137b

313 nm

578 nm

138a 138b

Esquema 1.10

6. Máquinas moleculares basadas en catenanos y rotaxanos

Una máquina molecular es un tipo particular de sistema supramolecular en el que las

partes que lo componen pueden presentar cambios en sus posiciones relativas como

resultado de estímulos externos.82

Este término sólo se aplica a sistemas que presentan

una gran amplitud de movimiento de sus componentes moleculares.

Es importante indicar que los movimientos moleculares están acompañados por

cambios de algunas de las propiedades físicas o químicas del sistema, lo que constituye

una señal externa que puede ser utilizada para detectar la operación que realiza la

máquina. La reversibilidad del movimiento es un requisito necesario para construir una

máquina molecular.

El diseño de máquinas moleculares se basa, en la actualidad, en la construcción de

pseudorrotaxanos, rotaxanos y catenanos.83

Un catenano es un compuesto que consiste en dos o más anillos entrelazados

mecánicamente sin que exista ninguna interacción química entre ellos. Generalmente,

los anillos no pueden separarse sin que se produzca la ruptura de un enlace químico. Los

82

Balzani, V.; Credi, A.; Raymo, F. M.; Stoddart, J. F. “Artificial Molecular Machines”. Angew. Chem.

Int. Ed. 2000, 39, 3348-3391. 83

Balzani, V.; Gómez-López, M.; Stoddart, J. F. “Molecular Machines”. Acc. Chem. Res. 1998, 31,

405-414.


catenanos se nombran de acuerdo con el número de anillos entrelazados, así, por

ejemplo, un [2]catenano está constituido por dos anillos (Figura 1.26 a).

Un rotaxano consiste en un componente de geometría lineal de gran longitud que se

inserta en un anillo macrocíclico. De nuevo, para separar ambos componentes es

necesario la ruptura de algún enlace químico. Además la parte lineal acaba con dos

grupos voluminosos que son demasiado grandes como para pasar a través del

macrociclo (Figura 1.26 b).

Un pseudorrotaxano está constituido de la misma forma que un rotaxano pero no

presenta los grupos voluminosos al final de la parte lineal (Figura 1.26c), lo que permite

el ensamblaje o desensamblaje de las partes que constituyen el pseudorrotaxano,

modificándose de esta forma las propiedades del sistema. Los pseudorrotaxanos son a

menudo precursores necesarios en la síntesis de catenanos y rotaxanos.

(a) [2]Catenano (b) [2]Rotaxano (c) [2]Pseudorrotaxano

Figura 1.26: Representación esquemática de (a) un [2]catenano, (b) un [2]rotaxano y (c) un

[2]pseudorrotaxano

Recientemente, se ha conseguido una aproximación sintética eficiente y racional para la

preparación de sistemas moleculares tales como los pseudorrotaxanos, rotaxanos y

catenanos.84

Las estrategias elegidas por el grupo de Stoddart85

se basan en: (a)

transferencia de carga en interacciones π-π entre un aceptor y un dador de electrones y/o

84

Sauvage, J. P.; Dietrich-Buckecher, C. O. Ed. “Molecular Catenanes, Rotaxanes and Knots”. VCH-

Wiley, Weinheim, 1999. 85

Raymo, F. M.; Stoddart, J. F. “Interlocked Macromolecules”. Chem. Rev. 1999, 99, 1643-1663.

Introducción 63

(b) interacciones mediante puentes de hidrógeno entre iones amonio secundarios y

éteres corona.

La aplicación de estos sistemas incluye la formación de interruptores moleculares

sofisticados, el desarrollo de materiales con nuevas propiedades físicas y la

inmovilización superficial de especies catalíticas foto o redox activas sin la necesidad de

alterar químicamente sus propiedades.

6.1. Máquinas moleculares basadas en pseudorrotaxanos

Un pseudorrotaxano presenta un movimiento que recuerda a un pistón en un cilindro. El

primer intento de diseñar una máquina molecular86

basada en un pseudorrotaxano hizo

uso de un componente macrocíclico o lineal fotorreducible. Así, en el pseudorrotaxano

139 la irradiación con luz visible provoca la reducción de una de las unidades de

bipiridina del anillo, lo que destruye parcialmente la interacción responsable del

acoplamiento de las distintas unidades, y produce su separación. La oxidación del

sistema bipiridina restaura la interacción y produce de nuevo el acoplamiento.

N

N

N

N

O

O

O

O

OH

OO

HO

N

N

N

N

O O O OH

OOOHO[O]

hν

+

139

Esquema 1.11

Una segunda generación de máquinas que funcionan fotoquímicamente ha sido diseñada

de forma que el pseudorrotaxano incorpora el motor “canalizador de la luz” (por

ejemplo un componente fotosensible) en la zona lineal87

o en el anillo macrocíclico.88

86

Ballardini, R.; Balzani, V.; Gandolfi, M. T.; Prodi, L.; Venturi, M.; Philp, D.; Ricketts, H. G.;

Stoddart, J. F. “A Photochemically-Driven Molecular Machine”. Angew. Chem. Int. Ed. 1993, 32, 1301-1303.

87 Ashton, P. R.; Ballardini, R.; Balzani, V.; Constable, E. C.; Credi, A.; Kocian, O.; Langford, S. J.;

Perece, J. A.; Prodi, L.; Schofield, E. R.; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Wenger, S. “Ru(II)-


En ambos casos, la excitación del componente fotosensible con luz visible, en presencia

de un dador, provoca la reducción de la unidad aceptora de electrones y, como

consecuencia, el desensamblaje del pseudorrotaxano. En presencia de oxígeno se

produce de nuevo el enlace del pseudorrotaxano. (Esquema 1.12)

N

N

N

N

N

N

Ru

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

N

N

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

N

N

N

N

N

N

RuN

N

2+2+

+

O2

hν

140

N

N

N

N

O

O

O

O

OH

OO

HO

N

N

N

N

O O O OH

OOOHO

O2

N N

Re ClOC

OC CO

Re ClOC

OC CO

hν

+

141

Esquema 1.12

Un sistema que actúa como interruptor entre dos colores diferentes (interruptor

crómico) resulta de la formación de dos pseudorrotaxanos diferentes. El color del

complejo, que cambia de rojo a violeta, depende del componente que intervenga en la

formación del pseudorrotaxano, 142 o 143. El interruptor en estado de reposo es de

color violeta, ya que el grupo más rico en electrones, el 1,5-dioxinaftaleno de 143, se

compleja con el ciclofano 144. Pero 143 también puede comportarse como un receptor

de cationes alcalinos, especialmente de iones K+, por la presencia del anillo de

[18]corona-6. Con la unión de los iones K+ se produce una repulsión inmediata entre el

componente lineal 143 y el ciclofano catiónico 144. Esta repulsión provoca la ruptura

Polypyrimidine Complexes Covalently Linked to Electron Acceptors as Wires for Light-Driven Pseudorotaxane-Type Molecular Machines”. Chem. Eur. J. 1998, 4, 2411-2422.

88 Ashton, P. R.; Balzani, V.; Kocian, O.; Prodi, L.; Spencer, N.; Stoddart, J. F. “A Light-Fueled

“Piston-Cylinder” Molecular-Level Machine”. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11190-11191.

Introducción 65

del pseudorrotaxano, y conduce a la complejación con el otro componente lineal 142, lo

que confiere color rojo a la disolución. De esta forma se puede detectar, mediante un

sencillo examen visual, la presencia de cantidades muy pequeñas de iones K+ en

disolución (Esquema 1.13).

O O

O

O

O

O O O O

O

HO O O

O

N

N

N

N N

N

N

N

O O

O

O

O

O O O O

O

+

+ 142

K+

N

N

N

N

O O

O

O

O

O O O O

O

K+

N

N

N

N

HO O O

O

+ (143)K+

Rojo

142

143

144

Violeta

Esquema 1.13: Interruptor cromóforo basado en un pseudorrotaxano

6.2. Máquinas moleculares basadas en rotaxanos

Los rotaxanos que contienen dos sitios de reconocimiento en el componente lineal,

susceptibles de unión con el macrociclo, pueden ser usados como interruptores en

función del sitio donde se produce la unión. Un ejemplo lo constituye el rotaxano 145,

formado por el macrociclo dibenzo[24]corona-8 y un componente lineal que contiene

un centro de dialquilamonio y una unidad dicatiónica 4,4’-bipiridina. Se incluye un


grupo antraceno como grupo voluminoso, y se utilizan sus propiedades luminiscentes y

redox para detectar el estado en el que se encuentra el sistema. El anillo de

dibenzo[24]corona-8 presenta una efectividad del 100% para reconocer el sitio que

contiene el catión amonio. Cuando se desprotona el ión amonio, el anillo se desplaza

hacia la unidad bipiridina. La protonación provoca de nuevo el desplazamiento hacia el

centro amónico.89

O

O

O

O

O

O

O

O

NH2

N

N O

O

O

O

O

O

O

O

NH N

N- H

+

+ H+

145a 145b

Figura 1.27: Máquina molecular basada en un rotaxano

En la actualidad se están diseñando rotaxanos cuyo movimiento puede estar causado por

dos fuerzas motrices diferentes. Por ejemplo, en 146 el desplazamiento puede estar

provocado por un cambio del pH o por un proceso redox, que es la oxidación de la

unidad benzidínica. Ambos procesos son totalmente reversibles y el sistema puede ser

utilizado como un interruptor molecular.

89

Ashton, P. R.; Ballardini, R.; Balzani, V.; Baxter, I.; Credi, A.; Fyfe, M. C. T.; Gandolfi, M. T.;

Gómez-López, M.; Martínez-Díaz, M. V.; Piersanti, A; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Venturi, M.; White, A. J. P.; Williams, D. J. “Acid-base Controllable Molecular Shuttles”. J. Am. Chem. Soc.

1998, 120, 11932-11942.

Introducción 67

Si O O O HN

N

N

N

N

NH O O O O O O O Si

N

N

N

N

Si O O O N

H

HN O O O O O O O Si

H

H

- 2H+

+ 2H+

146a

146b

N

N

N

N

Si O O O N N O O O O O O O Si

146c

Figura 1.28: Interruptor molecular que responde a cambios redox y de pH basados en un [2]rotaxano

En este sentido, se han diseñado varios rotaxanos que actúan como interruptores redox o

fotoactivos. Para ello, se usan grupos finales fototoactivos como el antraceno o grupos

redox activos, como el grupo ferrocenilo. Estos grupos permiten controlar la velocidad

de recombinación de carga bajo fotoexcitación en los rotaxanos 147 y 148.

N

N

N

N

O

O

OOO

O

O O O

O

147


N

N

N

N

O

O

OOO

O

O O O

O

Fe

Fe148

6.3. Máquinas moleculares basadas en catenanos

En un catenano, los cambios estructurales causados por cincunrotación de un anillo

respecto a otro son evidentes cuando uno de los anillos contiene dos unidades no

equivalentes.

En el catenano 149a-c de la figura 1.29, el anillo que contiene el aceptor de electrones

es simétrico, mientras que el otro anillo no lo es, ya que contiene dos unidades dadoras

de electrones diferentes, un TTF y un 1,5-dioxinaftaleno.90

En la estructura del

catenano, el dador de electrones situado en el interior experimenta el efecto de dos

unidades aceptoras de electrones, mientras que el que se encuentra fuera experimenta el

efecto de una sola.

En el catenano 149a, el mejor dador de electrones es el TTF y por lo tanto está dentro

del aceptor, mientras que el 1,5-dioxinaftaleno se encuentra en el exterior. Si se produce

una oxidación, la primera unidad que se oxida es el TTF, con lo que pierde sus

propiedades como dador de electrones. La oxidación provoca la repulsión entre el TTF+

y el macrociclo tetracatiónico lo que produce la cincunrotación de un anillo para dar

lugar a los isómeros traslacionales 149b o 149c, que contienen al 1,5-dioxinaftaleno en

el interior del aceptor. Si se produce la reducción, el sistema vuelve a la posición inicial,

149a, ya que el interruptor es totalmente reversible.

90

Asakawa, M.; Ashton, P. R.; Balzani, V.; Credi, A.; Hamers, C.; Mattersteig, G.; Montalti, M.;

Shipway, A. N.; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Tolley, M. S. ; Venturi, M.; White, A. J. P.; Williams, D. J. “A Chemically and Electrochemically Switchable [2]Catenane Incorporating a

Tetrathiafulvalene Unit”. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 333-337.

Introducción 69

SS

SS

OO

O

O

O

O

OO

O

O

OO

O

O

O

S S

S S

149a 149b

- e-

+ e-

N

N

N

N

N

N

N

N

OO

O

O

O

S S

S S

149c

- e-

+ e-

N

N

N

N

Figura 1.29: Movimientos moleculares controlados electroquímicamente del catenano 149

Lo mismo ocurre con el catenano formado entre 150, que contiene dos sitios diferentes

de reconocimiento, una unidad bipiridina y una unidad bis(piridina)etileno, y 151, bis(p-

fenilen)[34]corona-10. Al formarse el catenano, la unidad de bipiridina se encuentra

dentro de la corona, tal como aparece en el esquema. Si se produjera la reducción de

150 para dar lugar a un tricatión radical, se produciría la circunrotación y la bipiridina

quedaría fuera del éter corona, ya que la reducción disminuye drásticamente sus

características de aceptor de electrones. De esta forma, la unidad que se encontraría

entonces dentro de la corona sería la de bis(piridina)etileno que sería el mejor aceptor de

electrones existente en el sistema. La oxidación conduciría al isómero inicial 150,

puesto que el sistema es reversible.

O

O

O

OO

O

O

O

O O

N

N

N

N

151

150


7. Dendrímeros

Una de las clases más sorprendentes de compuestos macromoleculares, que han

adquirido un gran uso en los últimos años desde un punto de vista sintético, estructural

y funcional, han sido los dendrímeros. Los dendrímeros, o “moléculas en cascada”, son,

idealmente, macromoléculas monodispersas que presentan una estructura con gran

ramificación y arquitectura tridimensional. Un dendrímero puede ser considerado como

un compuesto que crece desde un núcleo central en forma de árbol. Por lo tanto,

estructuralmente, y a veces sintéticamente, un dendrímero comienza con un núcleo o

raíz multifuncional. Desde cada grupo funcional del núcleo se genera una nueva unidad

multifuncional para dar lugar a un oligómero con un núcleo central y numerosos grupos

funcionales en las ramas. De esta forma, se genera la primera generación del

dendrímero. Si se realiza una segunda iteración, se produce la unión de nuevas unidades

monoméricas a los grupos funcionales existentes en la primera generación del

dendrímero, de forma que se obtiene la segunda generación, mayor y mucho más

ramificada, del dendrímero. En principio, este proceso iterativo puede realizarse

indefinidamente para conducir a una macromolécula tridimensional bien definida

(Figura 1.30)

A A

A

A A

A

B

B

B

B

BB

A A

A

B

B

B

B

B B C C

C

C

C

CC

C

CC

C

C

Núcleo Primera generación Segunda generación

Tercera generación...

Figura 1.30: Diagrama esquemático de la preparación iterativa de dendrímeros

Introducción 71

Los dendrímeros han sido utilizados en el diseño de materiales funcionales y en la

construcción de materiales estructurales de aplicación en diversos campos.91

7.1. Preparación y propiedades de los dendrímeros

Existen dos estrategias para la síntesis de dendrímeros: la aproximación divergente, en

la que el dendrímero se construye desde el núcleo hacia la periferia, y la aproximación

convergente, en la que se construyen primero las ramas dendríticas y en el paso final se

unen a una molécula o átomo que constituye el núcleo del dendrímero. En la

aproximación divergente se realizan numerosas reacciones sobre la misma molécula;

por lo tanto, cada reacción debe hacerse con una gran selectividad y con un elevado

rendimiento, para evitar la introducción de errores o defectos. En la aproximación

convergente el número de reacciones individuales a realizar en cada etapa sintética es

menor, lo que minimiza la aparición de defectos estructurales.

La caracterización de dendrímeros, especialmente la determinación de la pureza

dendrítica, es difícil debido al gran tamaño y la gran simetría que presentan.

Generalmente se emplea la espectrometría de masas con técnicas de ionización como el

electro-spray.

En términos de propiedades físicas los dendrímeros son muy variables, dependiendo de

la naturaleza de los grupos que los componen y de las interacciones entre ellos. La

mayoría de los dendrímeros pueden sufrir cierto replegamiento, lo que reduce su

densidad de superficie y el número de grupos funcionales disponibles en la superficie.

Debido a su estructura tridimensional, las propiedades de los dendrímeros difieren

significativamente de las macromoléculas lineales en disolución. Esto presenta ciertas

ventajas, como por ejemplo que la viscosidad no aumenta con el peso molecular, y que

la forma adoptada depende en gran medida del disolvente.92

91

Fisher, M.; Vögtle, F. “Dendrimers: From Design to Application”. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38,

884-905. 92

Bosman, A. W.; Janssen, H. M.; Meijer, E. W. “About Dendrimers: Structure, Physical Properties

and Applications”. Chem. Rev. 1999, 99, 1665-1669.


7.2. Dendrímeros fotoactivos con metales de transición

La conectividad metal-ligando-metal de los complejos bipiridina-rutenio y compuestos

de coordinación relacionados se ha usado para construir metalodendrímeros. Los

dendrímeros resultantes son interesantes tanto por sus propiedades electroquímicas

como luminiscentes. El primer dendrímero que contenía un complejo rutenio-bipiridina

como núcleo fue descrito por el grupo de Balzani en 1994.93

N N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N N

N

N

N

N

N

N

N N

N

N

N

N

NN

N N

N

N

N

N

N

N

N N

N

N

N

N

NN

N N

N

N

N

N

N

N

N N

N

N

N

N

N

N

Ru

Ru Ru

Ru

Ru

Ru

Ru Ru

Ru

Ru

20+

152

En el dendrímero 153 el tiempo de vida del estado fotoexcitado del ion rutenio es

significativamente mayor que el que presentan complejos no dendríticos.94

Se preveen

aplicaciones en diagnósticos médicos para este tipo de dendrímeros supramoleculares.

93

Serroni, S.; Campagna, S.; Juris, A.; Venturi, M.; Balzani, V. “Polyether Arborols Mounted on a

Luminescent and Redox-Active Ruthenium(II) Polypyridine Core”. Gazz. Chim. Ital. 1994, 124, 423-

427. 94

Issberner, J.; Vögtle, F.; De Cola, L.; Balzani, V. “Dendritic Bipyridine Ligands and their

Tris(bipyridine)ruthenium(II) Chelates - Syntheses, Absorption Spectra, and Photophysical

Properties”. Chem. Eur. J. 1997, 3, 706-712.

Introducción 73

N N

O

HN

O

HNO

O

RO O

O

RO

O

O

OR

O

O

HN

O

O

ROO

O

RO

O

O

RO

O

O

NH

O

O

OR

O

O

OR

O

O

RO O

O

NH

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NHO

O

ORO

O

OR

O

O

RO

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NH

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O

ORO

O

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OR

O

O

HN

O

O

RO

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O

RO

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ORO

N

N

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O

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OR

O

O

OR

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O

RO O

O

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O

OR

O

O

ORO

O

ROO

O

HNO

O

RO O

O

RO

O

O

OR

O

O

NH

O

HN

O

ORO

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O

RO

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ORO

O

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NH

O

O

RO

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O

RO

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ORO

O

O

NH

O

ORO

O

O

RO

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ORO

O

N

N

O

HN

O

HN

O

O

RO

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RO

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ORO

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HN

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O

RO

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O

ROO

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ORO

O

NHO

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ORO

O

OR

O

O

RO

O

O

HN

O

HN

O

O OR

O

O

OR

O

OOR

O

O

HN

O

O

OR

O

O

OR

O

OOR

O

O

HN

O

OOR

O

O

OR

O

O OR

O

Ru2+

153

Los dendrímeros con unidades de porfirina en su núcleo se han utilizado como modelos

biomiméticos de proteínas que contienen grupos hemo, y también como catalizadores

de oxidación impedidos estéricamente. El grupo de Inoue fue el primero en describir

dendrímeros que contenían metaloporfirinas en su núcleo, como por ejemplo 154.95

95

Jin, R. H.; Aida, T.; Inoue, S. “Caged Porphyrin - The 1st Dendritic Molecule Having a Core

Photochemical Functionality”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 1260-1262.


NH N

N NH

O

Ar

O

OO

Ar

ArO

O

Ar

Ar

O O

O

OO

O

ArAr

OO

O

O

O

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OO

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OO

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OAr

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OAr

Ar O

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O O

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O O O

ArAr

O O

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OAr

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OO

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O

O

O

Ar

ArO

O

Ar

Ar

O

O

O

O

O

OAr

ArO

O

O

O

154

Zn2+

7.3. Sistemas fotoactivos no convencionales

La luz se utiliza habitualmente para manipular sistemas moleculares porque sus efectos

son rápidos, suaves, y a menudo reversibles. Así, el azobenceno se ha usado

ampliamente en la construcción de sistemas supramoleculares.

El primer dendrímero fotosensible fue sintetizado por el grupo de Vögtle en 1993.96

Este dendrímero, 155, contiene seis unidades de azobenceno en su periferia.

96

Mekelburger, H. B.; Rissanen, K.; Vögtle, F. “Repetitive Synthesis of Bulky Dendrimers - A

Reversibly Photoactive Dendrimer with 6 Azobenzene Side-Chains”. Chem. Ber. 1993, 126,

1161-1169.

Introducción 75

N

SO2 NO2S

NN

NSO2

NN

NSO2

NSO2

N

N

N

SO2

N

N

NO2S

N

SO2

NN

NO2S

NN

155

Recientemente, Junge y McGrath han sintetizado un dendrímero (156) que contiene un

grupo azobenceno en su núcleo, y han investigado su isomerización E/Z inducida

mediante luz ultravioleta (Figura 1.31).97

97

Junge, D. M.; McGrath, D. V. “Photoresponsive Dendrimers” Chem. Commun. 1997, 857-858.


N N

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

N N

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

hν

hν

156a

156b

Figura 1.31: Dendrímero con núcleo de azobenceno capaz de sufrir isomerización fotoquímica

Uno de los últimos ejemplos de la utilización de azobencenos para construir

dendrímeros ha sido dado por Vögtle. El dendrímero 157 contiene 32 unidades de

azobenceno en la periferia y se ha investigado su comportamiento como interruptor

fotoquímico.98

98

Archut, A.; Vögtle, F.; De Cola, L.; Azzellini, G. A.; Balzani, V.; Ramanujam, P. S.; Berg, R. H.

“Azobenzene-Functionalized Cascade Molecules: Photoswitchable Supramolecular Systems”. Chem.

Eur. J. 1998, 4, 699-706.

Introducción 77

NN

NH

O

NN

NH

O

NN

N

HN

O

NN

HN

O

NN

N

NHN

ON

N HN

ON

N

N

HN

O

N

N

HNO

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N

N

NHO

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NH

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N NN

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N N

HN

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N N

N

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O

NN

NH

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NNH

O NNNH

O N

N

N

NH

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HN O

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N

N

HNO

N

N

HNO

N

N

N

N

HN

O

NN

HN

O

NN

N

HN

O

NN

HN

O

N N

157

Además de las aplicaciones mencionadas anteriormente, estos dendrímeros

funcionalizados en la periferia han sido ensayados como materiales para el almacenaje

de datos holográficos.

7.4. Antenas moleculares dendríticas

En los dendrímeros, se puede introducir prácticamente cualquier grupo funcional

orgánico. En especial se busca introducir grupos foto- y electroquímicamente activos.

La introducción de grupos fotoactivos tiene como objetivo conseguir un efecto antena,

que consiste en que todas la unidades fotoactivas situadas en la periferia transfieran la

energía absorbida al núcleo del dendrímero, a través de enlaces covalentes.


Xu y Moore han diseñado una antena molecular que consiste en un luminóforo

electroluminiscente sustituido con residuos dendríticos capaces de conducir electrones

hacia el punto focal de la molécula (Figura 1.32).99

Transferencia

de

energía

Absorción

Luz

Figura 1.32: Representación esquemática de una antena molecular

Se ha investigado también la transferencia de electrones fotoinducida en dendrímeros

que contienen fluoróforos (Figura 1.33).100

Estos compuestos pueden ser usados para

diseñar diodos electroluminiscentes.101

99

Xu, Z. F.; Moore, J. S. “Stiff Dendritic Macromolecules. 4. Design and Synthesis of a Convergent

and Directional Molecular Antenna”. Acta Polymer. 1994, 45, 83-87. 100

Devadoss, C.; Bharathi, P.; Moore, J. S. “Anomalous Shift in the Fluorescence Spectra of a High-

Generation Dendrimer in Nonpolar Solvents”. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 1633-1635. 101

Wang, P. W.; Liu, Y. J.; Devadoos, C.; Bharathi, P.; Moore, J. S. “Electroluminescent Diodes from a

Single-Component Emitting Layer of Dendritic Macromolecules”. Adv. Mater. 1996, 8, 237.

Introducción 79

158

Figura 1.33: Ejemplo de antena molecular real

7.5. Dendrímeros que contienen TTF

En la actualidad existe un gran interés por la síntesis de dendrímeros que contengan

TTF, para incorporar las propiedades de este dador de electrones a estructuras

supramoleculares.102

Recientemente se ha diseñado un dendrímero que contiene 21

unidades de TTF, que están repartidas en la periferia de la molécula y en las ramas del

dendrímero.103

Como resultado de las múltiples unidades redox activas presentes en la

molécula, ésta se puede utilizar, por ejemplo, como catalizador redox.

102

Bryce, M. R.; Devonport, W.; Moore, A. J. “Dendritic Macromolecules Incorporating

Tetrathiafulvalene Units”. Angew. Chem. Int. Ed. 1994, 33, 1761-1763. 103

Christensen, C. A.; Goldenberg, L. M.; Bryce, M. R.; Becher, J. “Synthesis and Electrochemistry of a

Tetrathiafulvalene (TTF)(21)-glycol Dendrimer: Intradendrimer Aggregation of TTF Cation

Radicals”. Chem. Commun. 1998, 509-510.


Me

MeMe

S

SS

SMe

SS

S

SMeS

S

S

S

S

S

S

MeS

S

S

S

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SMe

S

S

S

S

SMe

MeS

SMe

MeS

S

S

O

O

S

SMe

O

O

S

S

159

8. Nuevos materiales heterocíclicos con azufre y nitrógeno

En los últimos años, el interés por desarrollar nuevos materiales orgánicos se ha centrado

en gran medida en la síntesis de heterociclos polinucleares de azufre y nitrógeno. Estos

Introducción 81

compuestos poseen unas características electrónicas especiales que los hacen idóneos para

su utilización en aplicaciones ópticas y electrónicas. Buenos ejemplos de ello lo

constituyen los interruptores moleculares104

y los complejos de transferencia de carga

superconductores105

basados en tetratiafulvalenos (TTFs), los cristales líquidos con

estructura tiazólica o ditiazólica106

y los tiofenos con propiedades ópticas no lineales.107

Los materiales orgánicos, y en concreto los compuestos heterocíclicos mencionados,

poseen grandes ventajas con respecto a los materiales utilizados tradicionalmente en la

industria electrónica y de computación. Así, es posible diseñar y sintetizar materiales

orgánicos a medida, que reúnan las propiedades físico-químicas deseadas.

Una de las mayores limitaciones de la investigación en el campo de la química

heterocíclica es la escasez de rutas sintéticas que conduzcan a sistemas de anillos

complejos o poco habituales. Los métodos clásicos de síntesis de compuestos

heterocíclicos se han utilizado ampliamente, pero se buscan incesantemente métodos que

conduzcan hacia nuevos derivados, que sean altamente selectivos y que puedan llevarse a

cabo bajo condiciones de reacción muy suaves.

Se han explorado tantos sistemas heterocíclicos que no es fácil encontrar estructuras

totalmente nuevas a partir de las cuales se puedan diseñar nuevos materiales útiles. Sin

embargo, existe una familia de estructuras que están en la línea intermedia entre la

104

(a) Jørgensen, T.; Hansen, T. K.; Becher, J. “Tetrathiafulvalenes as building-blocks in

supramolecular chemistry”. Chem. Soc. Rev. 1994, 23, 41-51. (b) Jager, W. F.; de Jong, J. C.; de

Lange, B.; Huck, N. P. M.; Meetsma, A.; Feringa, B. L. “A high stereoselective optical switching

process based on donor-acceptor substituted disymmetric alkenes”. Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34,

348-350. (c) Tsivgoulis, G. M.; Lehn, J. M. “Photonic molecular devices: reversibly photoswitchable

fluorophoros for nondestructive readout for optical memory”. Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34,

1119-1122. 105

(a) Williams, J. M.; Schultz, A. J.; Geiser, U.; Carlson, K. D.; Kini, A. M.; Wang, H. H.; Kwok, W.

K.; Whangbo, M. H.; Schirber, J. E. “Organic Superconductors – New Benchmarks”. Science, 1991,

252, 1501 -1508. (b) Misaki, Y.; Higuchi, N.; Fujiwara, H.; Yamabe, T.; Mori, T.; Mori, H.; Tanaka,

S. “ (DTEDT)[Au(CN)2]0.4 - An organic superconductor based on the novel pi-electron framework of

vinylogous bis-fused tetrathiafulvalene”. Angew. Chem, Int. Ed. 1995, 34, 1222-1225. 106

(a) Day, P.; Bradley, D. C.; Bloor, D. Molecular Chemistry for Electronics, The Royal Society:

London 1990. (b) Gray, G. W. “Low-molar-mass thermotropic liquid-crystals”. Phil. Trans. R. Soc. London Series A-Mathematical Physical and Engineering Sciences. 1990, 330, 73-94.

107 Jen, A. K. Y.; Rao, V. P.; Wong, K. Y.; Drost, K. J. “Functionalized thiophenes - 2nd - order

nonlinear optical-materials”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 90-92.


Química Orgánica y la Inorgánica y que se caracterizan por tener un gran porcentaje de

heteroátomos respecto del carbono. Los compuestos heterocíclicos con gran proporción de

heteroátomos son raros. Normalmente son difícilmente accesibles y, cuando se forman, en

muchos casos son inestables. Una vía de acceso a estructuras heterocíclicas de este tipo

parte de compuestos inorgánicos estables y derivados carbonados.108

Esta idea ha sido

especialmente fructífera en la producción de nuevos sistemas heterocíclicos con azufre y

nitrógeno, los heterociclotiazenos.109

Los sistemas heterocíclicos obtenidos con la filosofía anterior han mostrado tener una

química enormemente rica e inusual, que ha dado lugar a nuevas reacciones y nuevos tipos

de compuestos desconocidos hasta el momento. Las propiedades de algunos heterociclos

con azufre han demostrado que la unión covalente no es necesaria para generar

conductividad, sino que basta la interacción entre moléculas donadoras y aceptoras de

electrones para formar un complejo de transferencia de carga capaz de conducir la

corriente eléctrica.

8.1. Síntesis de heterociclos polinucleares con azufre y nitrógeno

En esta línea, en nuestro grupo de investigación se ha conseguido sintetizar una gran

variedad de heterociclos, que poseen un elevado número de átomos de azufre y que pueden

ser considerados como bloques de construcción para el diseño y la síntesis de nuevos

materiales. La investigación se ha centrado en la utilización de reactivos muy simples de

azufre, principalmente dicloruro de diazufre o esporádicamente dicloruro de azufre, sobre

compuestos nitrogenados, básicamente oximas, nitrilos y aminas.

108

Torroba, T. “Poly-Sulfur-Nitrogen Heterocycles via Sulfur Chlorides and Nitrogen Reagents”.

Journal für Praktische Chemie-Chemikerzeitung. 1999, 341, 99-113. 109

Los heterociclotiazenos, su filosofía de síntesis y sus aportaciones científicas aparecen revisadas en:

(a) Dunn, P. J.; Rees, C. W. “Novel Polysulfur-Polynitrogen Chemistry”. Reviews on Heteroatom

Chemistry. Volume 1, S. Oae, Editor, MYU, Tokio, 1988, 204-217. (b) Morris, J. L.; Rees, C. W.

“Organic Poly(sulfur-nitrogen) Chemistry,” Chem. Soc. Rev. 1986, 15, 1-15. (c) Morris, J. L.; Rees,

C. W. “Electron rich 10π and 14π heteroaromatic systems”. Pure & Appl. Chem. 1986, 58, 197-210. (d) Rees, C. W. “Polysulfur-nitrogen Heterocyclic Chemistry”. J. Heterocyclic Chem. 1992, 29, 639-651. (e) Duan, X-G.; Duan, X-L.; Rees C. W.; Yue T-Y. “Organic Chemistry of Trithiazyl

Trichloride”. J. Heterocyclic Chem. 1996, 33, 1419-1427.

Introducción 83

En nuestro grupo de investigación se pudo comprobar que la N-etildiisopropilamina, o

base de Hünig, considerada habitualmente como una base inerte, reacciona en

determinadas condiciones con dicloruro de diazufre para proporcionar distintos

heterociclos, mediante una reacción que implica múltiples etapas secuenciales en cascada

(Esquema 1.14).110

N

CHCl3S

N

S

SS

S

S SS2Cl2, DABCO

160 161

Esquema 1.14

Un estudio sistemático y el aislamiento de algunos intermedios de reacción permitió

formular un mecanismo constituido por quince etapas de reacción.111

En el mecanismo

propuesto, la reacción comienza con la oxidación de uno de los grupos isopropilo de la

base de Hünig por el dicloruro de diazufre, o más probablemente por su complejo con

DABCO, que es mucho más activo, formando un ion imonio 162.

N

HCl S

S Cl

DABCO

N

Cl

S2 S8

N

N

H Cl

160 162 163

Esquema 1.15

Esta sal de imonio 162 puede convertirse posteriormente en una enamina reactiva 164, que

es capturada por una nueva molécula de dicloruro de diazufre. La desprotonación del

nuevo ion imonio formado, 165, conduce a la enamina 166, que puede a su vez ciclar para

formar el primer anillo de ditiol 168.

110

Marcos, C. F.; Polo, C.; Rakitin, O. A.; Rees, C. W.; Torroba, T. “From Hünig’s Base to

Bis[1,2]dithiolo[1,4]thiazines in One Pot”: The Fast Route to Highly Sulfurated Heterocycles”. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 281-283.

111 Rees, C. W.; White, A. J. P.; Williams, D. J.; Rakitin, O. A.; Marcos, C. F.; Polo, C.; Torroba, T.

“Selective synthesis of bis[1,2]dithiolo[1,4]thiazines and bis[1,2]dithiolopyrroles from Hünig’s

base”. J. Org. Chem. 1998, 63, 2189-2196.


N

Cl H

H

H

DABCO

NN

S

SClH

HH

DABCON

S

SCl

N

S

S

HH

DABCO

N

S

S

H

S S

Cl

Cl

Cl

- HCl

- HCl - HCl

Cl

162 164 165

166 167 168

Esquema 1.16

La cloración y deshidrohalogenación del anillo de ditiol conduce a la sal estable 172, tal

como se propone en el esquema 1.17.

N

S

S

H

Cl S

S Cl

N

S

S

HCl

N

S

S

Cl

Cl S

S Cl

Cl

- HCl

168 169 170

DABCO

N

S

S

ClCl

HH

- HClN

S

S

Cl

H

Cl

Cl

171 172

DABCO

Esquema 1.17

La repetición de la reacción sobre el otro grupo isopropilo transforma la sal 172 en la

disal 173, que es el intermedio crucial de la reacción (Esquema 1.18).

N

S

S

Cl

H Cl

N

S

S

Cl

Cl S

S

ClS2Cl2

172 173

DABCO Cl

Esquema 1.18

Introducción 85

La disal 173 es muy sensible a las condiciones de reacción. En presencia de S2Cl2 y

DABCO en proporción equimolecular, se produce una nueva ciclación, seguida por la

extrusión de azufre, que da lugar a una nueva disal 174; sin embargo, cuando el DABCO

se encuentra en menor proporción que el dicloruro de diazufre, se favorece la cloración,

obteniéndose la disal clorada 175.

N

S

S

Cl

S

S

Cl

175

Cl Cl

N

S

S

Cl

S

S

Cl

173

Cl Cl

Cl Cl

S2Cl2

DABCO

S2Cl2

N

S

S

Cl

S

S

Cl

S S

Cl Cl

-[S]N

S

S

Cl

S

S

Cl

S Cl Cl

174

Esquema 1.19

Estas disales reactivas 174-175 (incluso 172) reaccionan con nucleófilos, que pueden estar

ya presentes en el medio de reacción, o pueden ser añadidos durante el último período de la

reacción. Cada una de estas reacciones multicomponente tiene lugar con gran eficacia,

permitiendo la preparación selectiva de cada producto final.

A partir de la disal 174 pueden obtenerse varios derivados de bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina,

tal y como se indica en el esquema 1.20.110,111


N

S

S

Cl

S

S

Cl

S

174

Cl

CO2H

HCO2H

Cl

S8, S-2

N

S

S

S

S

S

S

S

161

N

S

S

S

S

S

O

S

176

N

S

S

O

S

S

O

S

177

Esquema 1.20

En esta transformación en una sola etapa experimental, los catorce enlaces carbono-

hidrógeno de los dos grupos isopropilo de la base de Hünig han sido reemplazados por

diez enlaces carbono-azufre y por dos dobles enlaces carbono-carbono, permaneciendo el

grupo etilo inalterado.

Todos los derivados de [1,2]ditiolo[1,4]tiazina adoptan una estructura plegada en estado

sólido, con el anillo de 1,4-tiazina que tiene una estructura tipo barca con el grupo

N-alquilo sobre el átomo de azufre de la tiazina (Figura 1.34).

Figura 1.34: Estructura obtenida por difracción de rayos X de la 4-etilbis[1,2]ditiolo

[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona (161)

Introducción 87

Estas reacciones son generales para diisopropilaminas terciarias. Las diisopropilaminas

con diversos sustituyentes sobre el nitrógeno conducen a ditiolotiazinas con estructura

de carpeta semi-plegada, similares a las obtenidas con la base de Hünig.

N

R

DABCO

S

N

S

SS

S

RS S

R = Me, Ph, CH2Cl, CH2SPh, CH2NPhth

S2Cl2

-NPhth =

N OO

Esquema 1.21

Hay una excepción a este hábito molecular. Así, el sistema de bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina

que posee como sustituyente un hidrógeno en el nitrógeno (180) es un compuesto plano

en estado sólido, como se puede ver en la Figura 1.35. Este compuesto cabeza de serie,

180, se obtiene por la desbencilación del N-bencilderivado de la

bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina (179).112

Este compuesto ha mostrado una actividad

inhibidora completa frente a diversas líneas de células tumorales a una concentración

baja (10-4

M) en pruebas preliminares in vitro.113

N

2) HCO2H

Ph

S

N

S

SS

S

O OPh

H2SO4

S

N

S

SS

S

O OH1) S2Cl2, DABCO

178 180179

Esquema 1.22

112

Marcos, C. F.; Rakitin, O. A.; Rees, C. W.; Torroba, T.; White, A. J. P.; Williams, D. J.

“Bis[1,2]dithiolo[3,4-b][4´,3´-e][1,4]thiazine-3,5-dione, a planar 1,4-thiazine”, Chem. Commun.

1999, 29-30. 113

Datos obtenidos de los ensayos realizados por el NCI de USA. Sin publicar.


Figura 1.35: Estructura de difracción de rayos X de la bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-diona

(180)

Las bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazinas son excelentes sustratos para reacciones de

desulfuración, ya que el átomo de azufre del anillo de 1,4-tiazina se extruye fácilmente

si el compuesto se calienta en disolventes de alto punto de ebullición, por ejemplo

clorobenceno, conduciendo a bis[1,2]ditiolopirroles (Esquema 1.23).114

N

R

S

S

X

S

S

Y

S

N

SSS

S

R

XY

X = O, SY = O, S

PhCl

∆

R = Me, Ph, CH2Cl, CH2SPh, CH2NPhth

Esquema 1.23

Este proceso está favorecido porque transcurre a través de un tiirano intermedio, muy

estabilizado por la cesión electrónica del nitrógeno y el efecto atractor de los grupos

carbonilo y/o tiocarbonilo, que genera una gran deslocalización electrónica del sistema

(Esquema 1.24).111

Asimismo, la formación de un compuesto plano y aromático resulta

favorable termodinámicamente.

114

Marcos, C. F.; Polo, C.; Rakitin, O. A.; Rees, C. W.; Torroba, T. “One-pot Synthesis and Chemistry

of Bis[1,2]dithiolopyrroles”. Chem. Commun. 1997, 879-880.

Introducción 89

S

N

S

SS

S

YX

S

N

S

SS

S

YXN

SSS

S

YX∆

181; X, Y = S

182; X = S, Y = O

183; X, Y = O

161; X, Y = S

176; X = S, Y = O

177; X, Y = O

Esquema 1.24

Estos nuevos derivados pirrólicos también pueden obtenerse mediante reacciones en una

sola etapa, si se hacen reaccionar las correspondientes diisopropilaminas en disolventes

de alto punto de ebullición, como el clorobenceno (Esquema 1.25).114

N

DABCO

HCO2H

N

SSS

S

OO

N

SSS

S

SODABCO

1/2 HCO2H

DABCO

N

SSS

S

SS

PhCl, ∆

PhCl, ∆

PhCl, ∆

S2Cl2

S2Cl2

S2Cl2182

181

183

160

Esquema 1.25

Las reacciones de la N-(2-cloroetil)diisopropilamina (184) constituyen un caso especial.

En principio, la reacción de esta amina con dicloruro de diazufre proporciona los derivados

tricíclicos de bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina esperados 185 y 186.115,116

115

Marcos, C. F.; Rakitin, O. A.; Rees, C. W.; Souvorova, L. I.; Torroba, T.; White, A. J. P.; Williams,

D. J. “Tertiary amine-S2Cl2 chemistry: interception of reaction intermediates”. Chem. Commun. 1998, 453-454.

116 Rees, C. W.; White, A. J. P.; Williams, D. J.; Rakitin, O. A.; Marcos, C. F.; Torroba, T. “Synthesis of

Bis[1,2]Dithiolo[1,4]thiazine from Terteary Diisopropylamines”. J. Org. Chem. 1999, 64,

5010-5016.


N

DABCO

Cl

N

S

S

S

S

S

S

S

Cl

S2Cl2

184 186

DABCO

N

S

S

O

S

S

O

S

Cl

S2Cl2

185

HCO2H

Esquema 1.26

El átomo de cloro de la ditiona 185 resultó ser inerte frente a nucleófilos en reacciones

de sustitución. Además, a diferencia de lo que ocurría con su análogo N-etilo, este

compuesto extruye azufre de forma muy lenta para dar lugar al correspondiente

derivado pirrólico.

N

S

S

O

S

S

O

S

Cl

PhCl

N

SSS

S

Cl

OO

185 187

∆

Esquema 1.27

La difracción de rayos X de 185 muestra una estructura similar a la observada para el

análogo N-etilo, en la cual el sistema tricíclico presenta forma de carpeta, y el nitrógeno

tiene una geometría piramidal, pero la cadena cloroetilo está ligeramente desviada de la

posición simétrica por encima del anillo de la tiazina (Figura 1.36). Se observa, además,

una interacción débil entre el átomo de cloro y el azufre del anillo tiazínico.

Figura 1.36: Estructura de difracción de rayos X de la 4-(2-cloroetil)-bis[1,2]ditiolo

[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-diona (185).

Introducción 91

Alternativamente, si en la última fase de la reacción de 2-cloroetildiisopropilamina con

dicloruro de diazufre se añade pentasulfuro de fósforo, el curso de la reacción cambia

totalmente. En este caso, el átomo de cloro es reemplazado por un átomo azufre en la sal

intermedia 188, para formar el tiolato 189, el cual evoluciona dando lugar a un nuevo

sistema heterocíclico de [1,2]ditiolo[1,4]tiazina 190.

N

Cl

S

N

S

S

S S

SS

H

2) P4S10

1) S2Cl2

190184

N

S

S

Cl

S

S

Cl

S

189

N

S

S

Cl

S

S

Cl

Cl

188

Esquema 1.28

La cristalografía de rayos X muestra que el anillo de 1,4-tiazina de 190 se encuentra en

una conformación en semi-silla, el nitrógeno presenta geometría piramidal y los anillos

de ditiol están orientados casi ortogonalmente para minimizar las interacciones estéricas

entre ellos.

Figura 1.37: Estructura de difracción de rayos X de la 5,6-dihidro-4-(3-tiono[1,2]ditiol-4-il)-[1,2]ditiolo-

[3,4-b][1,4]tiazina-3-tiona (190)

Además del nitrógeno, también el azufre puede activar grupos isopropilo. En este caso,

sólo uno de los dos grupos isopropilo es activado por el azufre en la reacción frente a

dicloruro de diazufre.117

De este modo, la reacción de sulfuro de diisopropilo con

dicloruro de diazufre en clorobenceno, en presencia de DABCO, proporciona

117

Rees, C. W.; Rakitin, O. A.; Marcos, C. F.; Torroba, T. “Synthesis of Sulfur Rich 1,2- and

1,3-Dithiolodisulfides and Thiodesaurines, from Diisopropyl Sulfide”. J. Org. Chem. 1999, 64,

4376-4380.


4-isopropiltio-5-isopropilditio-1,2-ditiolo-3-tiona (192) y un bisditioldisulfuro dimérico

193.

S

S

SS

S

SS

SS

S

S

S

S

S

S

S

S

PhCl

191 192 193

+

DABCO

S2Cl2

Esquema 1.29

Cuando la reacción se realizó añadiendo disulfuro de diisopropilo en la última fase de la

reacción, se obtuvo selectivamente el compuesto monocíclico 192, ya que de esta forma

el equilibrio de formación del dímero 193 resulta inhibido.

S

S

SSS

S

S

191 192

S

S

PhCl, ∆

1) S2Cl2, DABCO

2)

Esquema 1.30

El compuesto monomérico 192 y el dimérico 193 pueden interconvertirse bajo

irradiación ultravioleta. Además, si se trata el compuesto 192 con dos equivalentes de

trifenilfosfina se obtiene la tiodesaurina 194, como mezcla de isómeros geométricos.

S

SS

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

Ph3P

CH2Cl2

192 194

Esquema 1.31

Introducción 93

Sin embargo, el oxígeno no es capaz de activar suficientemente los grupos isopropilo en

este tipo de reacciones, y así el diisopropil éter no reacciona con dicloruro de

diazufre.117

OS2Cl2

DABCO

No hay reacción

195

Esquema 1.32

Todas las estructuras heterocíclicas anteriores se caracterizan por poseer una gran

deslocalización electrónica, debido a la presencia de un gran número de átomos de

azufre en sus estructuras. La mayoría son compuestos sólidos muy coloreados y de gran

estabilidad, pero poseen una reactividad muy rica, que hace posible su transformación

en estructuras más complejas.

Todo ello convierte a estos poliheterociclos sulfurados en buenos puntos de partida para

la preparación de diversos tipos de nuevos materiales orgánicos.

2. OBJETIVOS

Objetivos 97

El objetivo general de esta Tesis Doctoral es el desarrollo de nuevas rutas sintéticas para

la preparación de poliheterociclos que contienen azufre y nitrógeno, con un doble

propósito: por una parte, el estudio de la estructura y propiedades de sistemas

heterocíclicos hasta el momento desconocidos, y por otra parte, la preparación de

compuestos potencialmente útiles como nuevos materiales orgánicos.

Para lograr estos propósitos se tratará de desarrollar el potencial sintético de una nueva

reacción descubierta recientemente en el grupo de trabajo en que se realiza esta Tesis

Doctoral, y que convierte diisopropilaminas terciarias en sistemas polinucleares del tipo

[1,2]ditiolo[1,4]tiazinas y [1,2]ditiolopirroles.

Los objetivos concretos del presente trabajo pueden resumirse en los siguientes puntos:

1. Aplicación de la metodología desarrollada anteriormente en nuestro grupo de

investigación para sintetizar heterociclos polinucleares con núcleo tiazínico o pirrólico

con distintos sustituyentes a partir de aminas terciarias.

2. Estudio de la reactividad de ditioltionas con núcleos tiazínicos y pirrólicos como

dipolarófilos frente a reactivos 1,3-dipolares como azidas y nitriliminas.

3. Estudio de la reactividad de las bisditioltionas sintetizadas con la metodología propia

del grupo de investigación frente a la adición de reactivos nitrogenados de tipo

cloraminas B y T.

4. Estudio de la reactividad de las ditioltionas sintetizadas con la metodología propia del

grupo de investigación como reactivos 1,3-dipolares frente a dipolarófilos. Estos

dipolarófilos serán, principalmente, acetilenos activados mediante grupos atractores de

electrones, alquenos y bencinos.

5. Aplicación de las nuevas rutas sintéticas desarrolladas para la preparación de nuevos

materiales con propiedades magnéticas o electrónicas específicas.

6. Estudio de las propiedades electroquímicas de los nuevos sistemas heterocíclicos

obtenidos mediante reacciones de cicloadición.

7. Estudio conformacional, mediante modelización molecular, de las estructuras

previsiblemente obtenibles y su comparación con los datos teóricos, experimentales y


espectroscópicos que puedan obtenerse, con el fin de obtener conclusiones respecto a

la posible utilidad de dichos compuestos con vistas a su aplicación como nuevos

materiales.

8. El objetivo a medio plazo de la Tesis Doctoral es el estudio de las aplicaciones

potenciales de los nuevos compuestos sintetizados, basadas bien en sus propiedades

electrónicas, como referencia para la preparación de materiales de óptica no lineal y

conductores electrónicos, bien en su actividad biológica, con vistas a su posible uso

farmacológico o agroquímico.

3. EXPOSICIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Exposición y discusión de resultados 101

En los últimos años, la investigación de nuestro grupo se ha centrado en la síntesis de

nuevos sistemas heterocíclicos polinucleares de azufre y nitrógeno, con vistas al

desarrollo de nuevos materiales orgánicos.

La metodología propia del grupo para obtener dichos heterociclos se basa en la

utilización de reactivos inorgánicos de azufre muy simples, principalmente dicloruro de

diazufre, o esporádicamente dicloruro de azufre, sobre compuestos nitrogenados,

básicamente oximas, nitrilos y aminas. Esto permite obtener de forma muy sencilla

diversos sistemas heterocíclicos y, entre ellos, 1,2-ditiol-3-tionas fusionadas a

1,4-tiazinas y pirroles.

La investigación de la química de estos compuestos es importante, puesto que permite

diseñar estrategias encaminadas a modificar de forma controlada las estructuras

moleculares de partida. En concreto, las reacciones de cicloadición, por ejemplo,

ofrecen un método adecuado para introducir modificaciones estructurales y funcionales

en las 1,2-ditiol-3-tionas.

Con esta idea, en este trabajo de Tesis Doctoral se ha realizado el estudio de la reactividad

frente a reacciones de cicloadición de las 1,2-ditiol-3-tionas poliheterocíclicas, obtenidas


con anterioridad en nuestro grupo de investigación. Este estudio se describirá

detalladamente a continuación, pero se ha creído interesante explicar, en primer lugar y

muy brevemente, algunos de los antecedentes bibliográficos más importantes que existen

sobre reacciones de cicloadición con ditioltionas.

A. ANTEDECENTES BIBLIOGRÁFICOS: REACCIONES DE

CICLOADICIÓN DE 1,2-DITIOL-3-TIONAS

La reactividad de las ditioltionas ha sido estudiada con bastante intensidad, sobre todo a

partir de los años 60.

Las ditioltionas pueden ser atacadas por nucleófilos, reaccionar con carbenos y nitrenos,

sufrir reacciones de oxidación y de reducción. Pero las reacciones con más aplicaciones

sintéticas son, sin duda, las reacciones de cicloadición, que pueden tener lugar en

condiciones térmicas o fotoquímicas.

Las reacciones de cicloadición de 1,2-ditiol-3-tionas frente a reactivos 1,3-dipolares y

frente a filodienos se conocen desde hace mucho tiempo, apareciendo los primeros

estudios publicados en los años 1965 y 1966. La mayor parte de la bibliografía sobre

este tema hasta el año 1980 está recogida en una revisión sobre la química de 1,2-ditiol-

3-tionas y 1,2-ditiol-3-onas.118

El grupo ditioltiona puede participar en dos tipos diferentes de reacciones de

cicloadición: reacciones de cicloadición [3+2] con reactivos 1,3-dipolares involucrando

únicamente al grupo tiona, y cicloadiciones con reactivos dipolarófilos involucrando al

grupo tiona y al anillo de ditiol.

1. Reacciones de cicloadición 1,3-dipolares del grupo tiona

Las reacciones de cicloadición 1,3-dipolares son reacciones de [4π+2π] electrones, que

transcurren a través de un estado de transición electrónico “aromático” 6π en el que el

118 Pedersen C. Th. “1,2-Dithiole-3-thiones and 1,2-dithiol-3-ones”. Adv. Heterocycl. Chem. 1982, 31,

63-112.


componente 4π contiene al menos un heteroátomo. En este caso el componente 4π

recibe el nombre de 1,3-dipolo y el componente 2π es llamado dipolarófilo.119

El grupo tiona presente en las 1,2-ditiol-3-tionas (dipolarófilo) puede reaccionar con

reactivos 1,3-dipolares dando lugar a un cicloaducto espiránico, que normalmente sufre

una ciclorreversión, u otro tipo de transformaciones, para conducir a sistemas estables.

S

S

S

XY

Z

S

S

Z

YX

S

+

S

S

Z

YX

SSISTEMA

ESTABLE

196 197 198

Esquema 3.1

Existe un considerable número de reactivos 1,3-dipolares que pueden dar lugar a este

tipo de reacciones. Huisgen ha clasificado los reactivos 1,3-dipolares que contienen

centros con carbono, nitrógeno y oxígeno en dos tipos: reactivos alenilpropargílicos y

reactivos alílicos.120

X N Y

X = C, N Y = C, N, O

C N

Y

O X

O

Y = C, N, O

Tipo alenilpropargílico Tipo alilo

C O

Y

Y = C, N, O

N X

Y

X = N, O Y = N, O X = N, O

Figura 3.1 Representación genérica de reactivos 1,3-dipolares alenilpropargílicos y alílicos.

En estos antecedentes bibliográficos se hablará únicamente de reactivos 1,3-dipolares de

tipo alenilpropargílico, y concretamente sólo de azidas y nitriliminas, que han sido

objeto de estudio en este trabajo, y además, se hablará de reacciones con óxidos de

nitrilo, ya que en nuestro grupo se había estudiado previamente la transformación del

grupo tiona en cetona mediante reacciones de cicloadición y ciclorreversión de

119 Carruthers, W. en “Cycloaddition reactions in organic synthesis”. Tetrahedron Organic Chemistry

Series. Ed. Baldwin, J. E.; Magnus, P.D. Pergamon Press, London, 1990, Vol. 8. 120 Huisgen, R. en “1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry”. Ed. Padwa, A. Wiley-Interscience. 1984,

Vol. 1, pag. 1.


cloroximidoacetato de etilo con algunos de los sistemas heterocíclicos obtenidos con

anterioridad en nuestro grupo.

1.1. Estudios previos de la cicloadición de ditioltionas. Reacción con óxidos de nitrilo

Los óxidos de nitrilo son reactivos 1,3-dipolares que reaccionan con dipolarófilos

etilénicos para formar ∆2-isoxazolinas y con dipolarófilos acetilénicos para dar lugar a

isoxazoles.121

C N OR C N OR

R'R'

O

N

R'

R

O

N

R'

R

199 199'

200 201

202 203

Esquema 3.2

Por otra parte, la gran reactividad de los óxidos de nitrilo con el doble enlace carbono-

azufre de las tiocetonas ha sido también ampliamente estudiada (Esquema 3.3).122

S

R2

R1

RCNOS

O

N

R2

R1

R

+

204 199 205

Esquema 3.3

121 (a) Grundmann, C.; Grünanger, P. “The nitrile oxides”. Springer, Berlin, 1971. (b) Christl, M.;

Huisgen, R. “1,3-Dipolar Cycloadditions. 72. Reactions of Fulminic Acid with Unsaturated Compounds”. Chem Ber. 1973, 106, 3291-3311. (c) Huisgen, R. “1,3-Dipolar Cycloadditions. 76. Concerted Nature of 1,3-Dipolar Cycloadditions and the Question of Diradical Intermediates”. J. Org.Chem. 1976, 41, 403-419. (d) Lang, S. A. Jr.; Lin, Y. en “Comprehensive Heterocyclic Chemistry”. Ed. Katritzky, A. R.; Rees, C. W. Vol. 6, Pergamon, 1984, pag. 1. (e) Padwa, A. en “1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry”. Ed. Padwa, A. Wiley-Interscience. 1984, Vol. 2, pag. 368.

122 Por ejemplo, Schaumann, E.; Ruhter, G. “Fragmentation of 1,3-dithiolane-derived sulfur ylides – a convenient thioaldehydes synthesis” Tetrahedron Lett. 1985, 26, 5265-5268.


Los óxidos de nitrilo se preparan normalmente in situ y no se aíslan. Son generados en

presencia del dipolarófilo y forman el cicloaducto directamente. Se usan dos métodos

generales para preparar óxidos de nitrilo, la deshidrocloración de cloruros de

hidroximoílo con trietilamina123 y la deshidratación de nitrocompuestos primarios con

un isocianato de arilo (Esquema 3.4).124

N

R

Cl OH

C N OR C N OR

Et3N

RCH2NO2

Et3N

PhNCO

206 199 199' 207

Esquema 3.4

El uso de óxidos de nitrilo para convertir grupos tiocarbonilo en carbonilos fue descrito

por Huisgen en 1961,125 y posteriormente fue utilizado de forma muy puntual por otros

investigadores.126

Previamente al inicio del presente trabajo, en nuestro grupo de investigación se llevó a

cabo un estudio de las reacciones de cicloadición de ditioltionas con cloroximidoacetato

de etilo. Como comparación con otras reacciones de cicloadición 1,3-dipolares

estudiadas en la presente Tesis, se incluye a continuación un breve resumen de los

resultados obtenidos con dicho óxido de nitrilo. En nuestro grupo de investigación se

observó que el cloroximidoacetato de etilo convertía 1,2-ditiol-3-tionas en

1,2-ditiol-3-cetonas.111 De esta forma, la dicetona 177 es obtenida con un rendimiento

del 90% a partir de la bisditioltiona 161, y con un rendimiento del 95% a partir de la

monoditioltiona 176.

123 Huisgen, R. “1,3-Dipolar Cycloadditions” Angew. Chem. 1963, 75, 604-637. 124 Mukaiyama, T.; Hoshino, T. “The Reactions of Primary Nitroparaffins with Isocyanates”. J. Am.

Chem. Soc. 1960, 82, 5339-5342. 125 Huisgen, R.; Mack, W.; Anneser, E. Angew. Chem. 1961, 73, 656. 126 (a) Boberg, F.; Knoop, J. Liebigs Ann. Chem. 1967, 708, 148. (b) Kim, J. N.; Ryu, E. K. “Convenient

Synthesis of Isothiocyanates from Nitrile Oxides”. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 8283-8284.


S

N

S

SS

S

SS EtO2C C N O

S

N

S

SS

S

OO

S

N

S

SS

S

SO

THF, 0 ºC

161 177 176

EtO2C C N O

THF, 0 ºC

Esquema 3.5

La reacción tiene lugar de forma prácticamente instantánea en THF a 0 ºC. Se usa

exceso del óxido de nitrilo 209, que es generado in situ al tratar cloroximidoacetato de

etilo con trietilamina.

En la cicloadición probablemente se genera inicialmente un cicloaducto con estructura

oxotiazolínica (210), que no se aísla, y sobre el cual se produce una ciclorreversión que

conduce, tras una transposición con pérdida de etoxicarbonilisotiocianato de etilo, a la

ditiolcetona 177 (Esquema 3.6).127

N

Cl CO2Et

O

H

Et3N N

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S S

S

O

O

NS

CO2Et

EtO2C

O

208 209 176 210

S

N

S

S S

S

O

O

NS

CO2Et

210

S

N

S

S S

S

O O

S

N

S

S S

S

O O

+

CO2Et

N

C

S

177177 211

Esquema 3.6

Igualmente pueden sufrir esta reacción los bis[1,2]ditiolopirroles, y así la dicetona 183

puede obtenerse con un rendimiento del 70% a partir de 181 y con un 75% a partir de

182.

127 Torssell, K. B. G. en “Nitrile Oxides, Nitrones, and Nitronates in Organic Synthesis. Novel Strategies

in Synthesis”, de la serie “Organic Nitro Chemistry Series”. Ed. Feuer, H. VCH Publishers, Inc. 1988, Indiana (USA).


EtO2C C N O EtO2C C N ON

SSS

S

S S N

SSS

S

O O N

SSS

S

S O

THF, 0 ºC

181 183 182

THF, 0 ºC

Esquema 3.7

Se ha comprobado que esta reacción constituye un método general para transformar de

forma selectiva tionas en cetonas. Esta nueva aplicación de los óxidos de nitrilo, hace

uso de un reactivo comercial, fácilmente asequible, y proporciona buenos rendimientos.

1.2. Reacciones con azidas

Las azidas reaccionan con dipolarófilos olefínicos para dar ∆2-triazolinas y con

dipolarófilos acetilénicos para conducir a triazoles.128

N N NR

R'R'

NN

N

R'

RN

N

N

R'

R

214

201200

215 216

Esquema 3.8

Por otra parte, las azidas reaccionan con ditioltionas monocíclicas, con pérdida de

nitrógeno y azufre, para formar ditioliminas, como el ejemplo mostrado en el

esquema 3.9.129

128 (a) Lwowski, W. en “1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry”. Ed. Padwa, A. Wiley-Interscience.

1984, Vol. 1, pág. 559. (b) Kadaba, P. K.; Stanovnik, B.; Tisler, M. en “Advances in Heterocyclic Chemistry”. Ed. Katritzky, A. R. Academic Press, 1984, Vol. 37, pag. 217.

129 Chanhan, M. S.; McKinnon, D. M. “The reaction of some heterocyclic thiones with ethyl azidoformate”. Can. J. Chem. 1976, 54, 3879-3883.


S

S

S

PhS

SPh

NCO2C2H5N3CO2C2H5

217 218

Esquema 3.9

1.3. Reacciones con nitriliminas

Se conoce desde hace tiempo que las reacciones de ditioltionas con reactivos

1,3-dipolares del tipo nitrilimina proporcionan 1,3,4-tiadiazoles.130 Existen, sin

embargo, muy pocos ejemplos, y en todos ellos la asignación de la geometría del doble

enlace del producto final de la reacción es incierta. En el esquema 3.10 se muestra un

ejemplo.

S

S

S

Ph

Cl N

HN

Ph

PhS

N

N

Ph

PhPh

S+

Xilenos

217 219 220

Base

Esquema 3.10

1.4. Adición de nitrenos

Las reacciones de 1,2-ditioltionas monocíclicas con nitrenos fueron ya descritas por

McKinnon a principio de los años 80. Los nitrenos reaccionan con el grupo tioxo de las

ditioltionas dando lugar a tiaziridinas (222), que pueden, a su vez, extruir azufre para

formar 3-imino-1,2-ditioles (223).131

130

Maguet, M.; Poirier, Y.; Teste, J. “Heterocyclic sulfur compounds VI. Synthesis of derivatives of 1,3,4-thiadiazoline”. Bull. Soc. Chim. Fr. 1970, 1503-1509.

131 (a) McKinnon, D. M. “1,2-dithioles” en Comprehensive Heterocyclic Chemistry. Katrizky, A. R.; Rees, C. W., editores. Pergamon. Oxford, 1984. Vol 4, cap. 31, pag. 783-811. (b) McKinnon, D. M. en Comprehensive Heterocyclic Chemistry II. Katrizky, A. R.; Rees, C. W.; Scriven, E. F. V., Editores. Elsevier, Oxford, 1996. Vol 3, cap. 3.11.


S

S

S

R2

R1

NR

S

S

R2

R1 N

S R

S

S

N

R2

R1

R

221 222 223

Esquema 3.11

2. Reacciones de cicloadición 1,3-dipolares que involucran a todo el anillo de ditiol

Este tipo de reacciones se centra fundamentalmente en las reacciones de los derivados

de 1,2-ditiol-3-tionas con alquenos o alquinos bajo condiciones fotoquímicas o

térmicas. El trabajo de un gran número de investigadores sobre las reacciones de

ditioltionas con alquinos se resume en el esquema 3.12.131 Las tionas reaccionan

térmicamente con alquinos para dar lugar a 2-tioacilmetilen-1,3-ditioles (225), que

pueden ser aislados o reaccionar con una nueva molécula de alquino para formar el

diaducto correspondiente, cuando se usan alquinos suficientemente activados.

Por otra parte, si tras la primera cicloadición se forma un tioaldehído (225, R2 = H),

éste puede, en muchas ocasiones, dimerizar para formar el correspondiente

bis-1,3-ditiol-2-ilidenbuteno (227).

A veces, también pueden obtenerse 1,6,6aλ4-tritiapentalenos (226). Esto puede ser

debido a una transposición de la tiona (225) en una reacción catalizada por azufre o por

reactivos que contienen azufre, o mediante la reacción directa de la tiona (221) con

azufre y el alquino.


SS

S

R2

R1 R

3

R4

S

S

R1

R2

S

R4(R

3)

R3(R

4)

S SS

R1

R2

R3(R

4)

R4(R

3)

R3

R4

S

SR3

R4 R

1

H

S

S

S R3

R4

R1

R2

(R4)R

3R

4(R

3)

221 226

+

R2

= H

2

225

227 228

224

224

Esquema 3.12

La reacción con alquenos es similar. Las tionas pueden reaccionar térmicamente con

alquenos para formar 3-tioacilmetilen-1,3-ditiolanos (229), pero fotoquímicamente

forman 1,2-ditiolespirotietos (230). Estos compuestos de tipo espiránico también

pueden formarse con alquinos en reacciones activadas por la luz.

S

S

S SS S

229 230

A continuación se explicará con más detalle el uso de alquinos en reacciones de

cicloadición con ditioltionas, ya que gran parte del trabajo realizado en esta Tesis

Doctoral se ha centrado en ellos.

Los acetilenos activados con sustituyentes atractores de electrones son reactivos

dienófilos muy activos. Los sustituyentes activantes usados más frecuentemente son

COR, CO2R, CN y NO2, y los dienófilos que contienen uno o más de estos grupos en

conjugación con un doble o triple enlace reaccionan fácilmente con dienos. La reacción

de cicloadición transcurre mayoritariamente mediante interacciones entre el orbital

HOMO del dieno y el LUMO del dienófilo, y la presencia de grupos atractores de

electrones en el dienófilo facilita la reacción de cicloadición porque disminuye la


energía del LUMO y, por tanto, disminuye la separación energética entre el LUMO del

dienófilo y el HOMO del dieno.119

La reactividad de los compuestos acetilénicos en estas reacciones disminuye, al

disminuir la capacidad atractora de electrones de los sustituyentes, en el orden:

ROCC≡CCOR > HC≡CCOR > ArC≡CCOR > HC≡CAr > ArC≡CAr

En la tabla 3.1 se recogen algunos de los grupos atractores de electrones que pueden ser

utilizados para activar triples enlaces, así como el valor de sus constantes de Hammett,

que dan una medida de su capacidad atractora.132,133

Sustituyente σσσσp Sustituyente σσσσp

H 0 CF3 0.54

CHO 0.42 CN 0.66

COPh 0.43 SO2Ph 0.68

COOMe 0.45 NO2 0.78

Tabla 3.1: Valores de las constantes de Hammett (σp) para algunos grupos atractores de electrones.132,133

Entre los acetilenos activados más comunes se encuentran el bis(trifluorometil)acetileno

(231), el dicianoacetileno (232), los acetilendiésteres (233) y los bis-acilacetilenos

(234).

CF3F3C CO2RRO2C CORROC

231 233 234

CNNC

232

En bibliografía existen numerosos ejemplos de reacciones de cicloadición de

ditioltionas con acetilenos activados. A continuación, se destacarán aquellos que hacen

132 Perrin, D. D.; Dempsey, B.; Serjeant, E. P. “Prediction for organic acids and bases”. Chapman &

Hall; London, 1981. 133 Hansch, C.; Leo, A.; Taft, R. W. “A survey of Hammett substituents constants and resonance and

field parameters”. Chem. Rev. 1991, 91, 165-195.


referencia a acetilenos activados simétricamente tales como el acetilendicarboxilato de

dimetilo (235) y el dibenzoilacetileno (236), ya que estos han sido ampliamente usados.

La reacción de cicloadición 1,3-dipolar de 5-aril-1,2-ditiol-3-tionas, como 237, con

acetilendicarboxilato de dimetilo transcurre fácilmente, incluso a temperatura ambiente,

proporcionando exclusivamente los derivados de 1,3-ditiol, como por ejemplo 238, en

rendimiento alto.134

S

S

H3COC6H4

S

CH3OC6H4S

SS

R

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3H3CO2CR

237 238; 90%

acetona, temp. amb.

Esquema 3.13

La reacción de cicloadición de 1,2-ditiol-3-tionas de estructura más complicada, frente a

acetilendicarboxilato de dimetilo (DMAD), ha sido estudiada con bastante detalle por

varios grupos. Así, la ditioltiona polimérica 239 adiciona dos o tres moléculas de

DMAD por monómero, para dar mayoritariamente 240 y en pequeña proporción 241.135

SS

S S

S DMAD

S

S

S

S

S

CO2CH3

CO2CH3

H3CO2C

H3CO2C

S

S SS

H3CO2C

H3CO2CCO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

H3CO2C

n

+

239 240 (69 %) 241 (12 %)

Esquema 3.14

El producto 241 proviene, muy probablemente, de la cicloadición de una tercera

molécula de DMAD sobre el compuesto 240, seguida de extrusión de azufre.135

134 Davy, H.; Decroven, J. M. “Composés organiques sulfurés. LIII. (Aryl-2-thioxo-2-ethylidine)-2

dithioles-1,3: synthèse, oxydation et transformation en tritia-1,6,6a SIV pentalenes. Oxydation des trithiapentalenes ainsi obtenus”. Bull. Soc. Chim. Fr. 1976, 115-119.

135 Doxsee, D. D.; Gallaway, C. P.; Rauchfuss, T. B.; Wilson, S. R.; Yang, X. “New carbon sulfides based on 4,5-dimercapto-1,2-dithiole-3-thione”. Inorg. Chem. 1993, 32, 5467-5471.


Las cicloadiciones con DMAD de los derivados del sistema [1,2]ditiolo[4,3-c][1,2]ditiol

constituyen un ejemplo de reactividad controlable paso a paso. La 3-oxo-6-tiona 242

reacciona con un equivalente de DMAD proporcionando el monoaducto inestable 243

que, mediante una nueva reacción con DMAD, se convierte en el diaducto estable 244

(Esquema 3.15). 136

S

S

S

S

S

O

DMAD

SS S

S

SO CO2CH3

CO2CH3

DMAD

S

S

S

SS

CO2CH3H3CO2C

CO2CH3

CO2CH3

O

CHCl3 , 3 % CHCl3 , 53 %

242 243 244

Esquema 3.15

En cambio, la 3,6-ditiona 245 puede reaccionar alternativamente con tres equivalentes

de DMAD, proporcionando el compuesto 246, o con cuatro, para dar el policiclo 247 en

rendimiento elevado.136 Asimismo, el triaducto 246 puede convertirse en el tetraducto

247 por adición de una nueva molécula de DMAD.

S

S

S

S

S

S

S

SSS

S

S

H3CO2C

H3CO2C

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

DMAD S

SS S

SSH3CO2C

H3CO2C

CO2CH3

CO2CH3

H3CO2C CO2CH3

H3CO2C CO2CH3

3 DMAD

54 % 70 %

245 246 247

Esquema 3.16

Además, el acetilendicarboxilato de dimetilo se había usado con anterioridad sobre

ditioltionas sintetizadas usando la metodología propia de nuestro grupo de

investigación. Así, por ejemplo, cuando se hizo reaccionar la 4-isopropiltio-5-

isopropilditio-1,2-ditiolo-3-tiona (192) con DMAD se obtuvo el monoaducto 248; y

136 Fanghänel, E.; Palmer, T.; Kersten, J.; Ludwigs, R.; von Schnering, H. G.: “Cycloaddition reations of

[1,2]dithiole derivates with dimethyl acetylenedicarboxilate: Formation of new bi-, tri-, and tetracyclic thiopyran derivates”. Synthesis 1994, 1067-1071.


cuando se hizo la misma reacción con el dímero 193 se obtuvo 249 como resultado de

dos reacciones 1,3-dipolares sobre ambos grupos ditioltionas (Esquema 3.17). 117

SS

SS

S

S

S

S

S

S

SS

CO2CH3

CO2CH3

DMAD

192248

S

SS

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

CH3O2C

CH3O2C

CO2CH3

CO2CH3

S

S

S

S2 DMAD

193 249

Esquema 3.17

De forma análoga, las 1,2-ditiol-3-tionas reaccionan con un equivalente de

dibenzoilacetileno para dar monoaductos con estructura de dibenzoil-1,3-ditiol. Sin

embargo, cuando son tratadas con dos equivalentes de dibenzoilacetileno, se obtienen

diaductos provenientes de la reacción de hetero-Diels-Alder de los monoaductos. Así, la

5-fenil-1,2-ditiol-3-tiona 217 proporciona el monoaducto 250 o el diaducto 251,

mediante reacción con uno o dos equivalentes de dibenzoilacetileno, respectivamente.137

S

S

S

Ph

C C COPhPhOC

S

S

Ph

S COPh

COPh

S

S

SCOPh

COPh

Ph

PhOC COPh

250 251

83 %

C C COPhPhOC

84 %

217

Esquema 3.18

137 Ahmed, M.; Buchschriber, J. M.; McKinnon, D. M.: “Studies on some 4,5-diacyl-1,3-dithioles”. Can.

J. Chem. 1970, 48, 1991-1995.


El dicianoacetileno, que también es un dienófilo muy reactivo, proporciona aductos de

Diels-Alder con una amplia variedad de dienos,138 y aductos 1,3-dipolares con diversas

tionas,139 aunque no ha sido descrita su utilización con ditioltionas.

Las 1,2-ditiol-3-tionas pueden reaccionar también, mediante reacciones de cicloadición

1,3-dipolares, con bencinos. Esta reacción constituye un método simple para obtener

benzoditiolanos.

La reacción de bencino con 1,2-ditiol-3-tionas proporciona generalmente mezcla de dos

productos, un 1,3-ditiol (254) y un tritiapentaleno (255). Los porcentajes de cada

producto dependen del método de obtención de bencino, pero en general el producto

mayoritario es el 1,3-ditiol, que en casos contados puede aislarse como producto

único.140

S

S

R

R

S

R

S

R

S

S

S

SS

R

R

253

252 254 255

+

Esquema 3.19

B. DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN ESTE

TRABAJO

Con los precedentes bibliográficos anteriormente descritos decidimos realizar el estudio

de la reactividad de las ditioltionas sintetizadas con anterioridad en nuestro grupo de

138 (a) Cookson, R. C.; Dance, J.; Godfrey, M. “Diels-Alder adducts of dicyanoacetylene and their

electronic spectra”. Tetrahedron 1968, 24, 1529-1535. (b) Weis, C. D. “Reactions of dicyanoacetylene”. J. Org. Chem. 1963, 28, 74-78.

139 (a) Huisgen, R; Rapp, J. “Thiocarbonyl S-Sulfides, a New Class of 1,3-Dipoles”. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 902-903. (b) Jenny, C.; Heimgartner, H. “1,4-Dithiafulvalenes, Products of the Reaction of 4,4-Disubstituted 1,3-Thiazol-5(4H)-thiones and Acetylenic Compounds”. Helv. Chim. Acta 1986, 69, 419-429.

140 Paquer, D.; Pon, R. “ Action du benzyne sur differents hétérocycles sulfurés”. Bull. Soc. Chim. Fr.

1976, 120-124.


trabajo frente a reacciones de cicloadición. Este estudio se ha realizado con reactivos

1,3-dipolares y con dienófilos, mayoritariamente con acetilenos activados. A

continuación, se discutirán detalladamente los resultados obtenidos.

1. Reacciones de cicloadición con reactivos 1,3-dipolares

Los reactivos 1,3-dipolares elegidos en este trabajo son las azidas y las nitriliminas.

Dentro de este apartado se incluirán también las reacciones de adición de nitrenos, pues

su mecanismo de acción involucra únicamente al grupo tiona.

1.1. Reacción de bisditiolotiazinas y bisditiolopirroles con azidas

Según los antecedentes bibliográficos antes descritos, las 1,2-ditiol-3-tionas reaccionan

con azidas para dar lugar a ditioliminas. Con el fin de obtener ditioliminas fusionadas a

núcleos tiazínicos y pirrólicos se realizó el estudio de las reacciones con azidas de

algunas de las ditioltionas y ditiolpirroles sintetizados en nuestro grupo.

En primer lugar, decidimos usar azidas que tienen grupos atractores de electrones sobre

el nitrógeno, ya que, según los antecedentes bibliográficos, parecen tener una buena

reactividad frente a ditioltionas.

La reacción a reflujo de benceno durante seis horas de la monoditioltiona 176 con

exceso de etoxicarbonilazida (256), preparada de acuerdo con el método de Froeyen,141

condujo al derivado 257, un sólido de color naranja, en un rendimiento del 36%.

S

N

S

SS

S

SO

S

N

S

SS

S

NO CO2Et

176 257256

+

O N

O

N N

Esquema 3.20

Basándonos en la bibliografía existente sobre este tipo de reacciones, hemos propuesto

el mecanismo que se indica en el esquema 3.21. La reacción de la etoxicarbonilazida

141 Froeyen, P. “A particulary convenient one-pot synthesis of N-alkoxycarbonyl, N-acyl and N-aroyl

substituted imino phosphoranes; improved preparations of azidoformates, aroyl and alkanoyl azides; an alternative route to complex amides”. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 1993, 78, 161-172.


(256) con el grupo tioxo de la bisditioltiona 176 daría lugar a un sistema espiránico (no

aislado) que contiene un anillo de tiatriazol. Una ciclorreversión in situ, produce la

eliminación de nitrógeno, dando lugar a la formación de una tiaziridina tampoco aislada

259, que a continuación extruye azufre, conduciendo al producto final 257.

N

N

NS

N

S

SS

S

SO

S

N

S

SS

S

ON

NN

S

EtO2C

S

N

S

SS

S

O NS

CO2Et

EtO2C

S

N

S

SS

S

O N CO2Et

176 258

259257

256

- N2

- [S]

Esquema 3.21

Esta reacción ofrece, en principio, la posibilidad de introducir diferentes sustituyentes

en los sistemas bisditiolotiazínicos, y, con este fin, se utilizaron azidas de

alcoxicarbonilos con diferentes funcionalidades. Por ejemplo, se utilizó la azida 260,

sustituida con una cadena hidrocarbonada que contiene un buen grupo saliente,142 con el

fin de poder realizar transformaciones posteriores en las ditioliminas obtenidas. Esto

permitiría aumentar la complejidad estructural, así como modificar algunas propiedades

respecto al cicloaducto original. Del mismo modo, se prepararon azidas con

sustituyentes quirales (261)143 para preparar derivados quirales, y también con

sustituyentes que contienen un radical estable (262)144 para formar sustancias orgánicas

ferromagnéticas que pudieran tener interés en el desarrollo de nuevos materiales

142 Delaby et al. C. R. Hebd. Seances Acad. Sci. 1958, 246, 3353. 143 Banks, M. R.; Blake, A. J.; Brown, A. R.; Cadogan, J. I. G.; Gaur, S.; Gosney, I.; Hodgson, P. K. G.;

Thorburn, P. “Exploiting Steric Shielding – Tuning Terpenoid-Derived Oxazolidin-2-ones as Chiral Auxiliaries for the Diels-Alder Reaction”. Tetrahedron Lett. 1994, 35, 489-492.

144 Hankovszky, H. O.; Hideg, K.; Lex, L.; Tigyi, J. “Nitroxyls; IV. Synthesis of Spin-Labelled N-(4-piperidinyloxycarbonyl)-imidazoles and 4-Piperidinyloxycarbonyl Azides and their Reaction with Amino Acid Derivatives”. Synthesis 1979, 530-531.


magnéticos. Desafortunadamente, las reacciones con estas azidas dieron lugar a

productos inestables que se descompusieron durante su aislamiento, no pudiendo ser

caracterizados.

S

N

S

S S

S

S O

+

176 260

DescomposiciónOCl

S

N

S

S

O

O

176

+

261

DescomposiciónN

O

S

S

S

N N

S

N

S

S S

S

S O

176

+N

O

262

O

DescomposiciónN

O

N N

N N N

Esquema 3.22

Por otra parte, azidas de alquilo o arilsulfonilo (1-azidoadamantano o

4-carboxibencenosulfonilazida), todas ellas comerciales, tal como la mostrada en el

esquema 3.23, no reaccionaron con la monoditioltiona 176.

N

N

NS

N

S

S S

S

S O

176

+ No hay reacción

263

Esquema 3.23

En cuanto al comportamiento de otras ditioltionas, la reacción de la bisditioltiona 161

con etoxicarbonilazida (256) no dio lugar a la formación de ningún producto

caracterizable. En lugar de ello, se observó por cromatografía en capa fina la

desaparición del producto de partida y la aparición de línea base exclusivamente, por lo

que no se siguió investigando.


S

N

S

S S

S

S S

+

161 256

DescomposiciónO N N N

O

Esquema 3.24

Sin embargo, la etoxicarbonilazida (256) sí reaccionó con los bisditiolpirroles 182 y 181

para dar lugar respectivamente a la monoimina 264 y a la diimina 265.

Estas reacciones se realizaron en tolueno, y para completar la reacción, en ambos casos

fue necesario calentar a reflujo durante cuatro horas. Tras la evaporación del disolvente

y purificación cromatográfica, se obtuvieron los compuestos 264 (67%), y 265 (94%),

como sólidos amarillos estables.

N

SSS

S

SO N

SSS

S

NO

+

182 264

CO2Et

256

O N N N

O

N

SSS

S

SS N

SSS

S

NN

+

181 265

CO2EtEtO2C

256

O N N N

O

Esquema 3.25

Así pues, las reacciones de los compuestos 176, 181 y 182 con azidas, sólo tuvieron

éxito en el caso de la etoxicarbonilazida, por lo que no permitieron introducir

sustituyentes complejos. Sin embargo, a través de estas reacciones de cicloadición, se

han podido obtener heterociclos del tipo bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina imina o

bis[1,2]ditiolopirrol iminas difícilmente obtenibles mediante otro tipo de reacciones.

1.2. Reacciones de cicloadición con nitriliminas

Como ya se dijo, las reacciones de ditioltionas con nitriliminas constituyen una buena

vía para obtener 1,3,4-tiadiazoles aunque no se conoce su geometría. Los

1,3,4-tiadiazoles y sus derivados son compuestos usados ampliamente en medicina,


donde existen fármacos con esta estructura que han encontrado uso en enfermedades

tales como el glaucoma, epilepsia, fallos cardíacos, etc. Estos compuestos tienen uso

también en agricultura, donde pueden actuar como herbicidas, insecticidas, funguicidas

y bactericidas, y en diversas aplicaciones tecnológicas, usándose como tintes,

lubricantes, cristales líquidos ópticamente activos, materiales fotográficos, etc.

Por todo esto, se decidió estudiar con profundidad las reacciones de cicloadición de

nitriliminas con nuestros sistemas heterocíclicos, y asimismo, intentar elucidar la

geometría de los productos obtenidos.

Con este fin se han preparado precursores de varias nitriliminas aromáticas en dos

etapas de reacción, de acuerdo con el método de Huisgen y colaboradores.145 Primero se

prepararon las N-benzoil-N’-arilhidrazinas (268a-f), que se obtienen haciendo

reaccionar cloruros de aroílo (266a-f) con la correspondiente arilhidrazina (267a-f) en

presencia de piridina, calentando a reflujo de benceno durante 30 minutos.

O

Ar ClH2N

HN

Ar Ar NH

HN

Ar

O

+

266a-f 267a-f 268a-f

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

C5H5N

C6H6, ∆

Esquema 3.26

El rendimiento de esta etapa fue excelente, entre 90% y 100%, y los productos así

obtenidos se utilizaron sin purificación en la siguiente etapa, que es la formación de

N-(α-cloroariliden)-N’-arilhidrazonas. Para ello, se hicieron reaccionar los compuestos

268a-f con pentacloruro de fósforo en 1,2-dicloroetano, calentando a reflujo durante

toda la noche.

145 Huisgen, R.; Seidel, M.; Wallbillich, G.; Knupher, H. “1,3-Dipolar addition I. Diphenylnitrileimine

and its 1,3-dipolar additions to alkenes and alkynes.” Tetrahedron 1962, 17, 3-29.


Ar NH

HN

Ar

O

PCl5 Ar N

HN

Ar

Cl

268a-f

+

270a-f269

ClCl

∆

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Esquema 3.27

Los derivados 270a-f se purificaron por cromatografía rápida en gel de sílice y se

obtuvieron en muy bajo rendimiento. Sólo 270c fue obtenido con un rendimiento

moderado del 30%. A pesar de ello, la reacción puede hacerse en una escala apropiada

para obtener los reactivos en cantidad suficiente para llevar a cabo los ensayos

posteriores.

El esquema 3.28 muestra el mecanismo propuesto145 para la formación de las

N-(α-cloroariliden)-N’-arilhidrazonas.

Ar NH

HN

Ar

O

Cl

PCl4

Ar NH

HN

Ar

OCl4P

Cl+ +

268a-f 269 271a-f

Ar N

HN

Ar

Cl

O PCl4+

Ar N

HN

Ar

Cl+ HO PCl4

H

272a-f 270a-f

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Esquema 3.28

Las clorohidrazonas 270a-c y 270f son compuestos conocidos que habían sido

sintetizados anteriormente por otros investigadores de acuerdo con el método de

Huisgen,145 mientras que los derivados 270d-e, que hemos preparado de forma análoga,

no habían sido descritos con anterioridad.


Las nitriliminas reactivas se obtienen in situ por tratamiento de las N-(α-cloroariliden)-

N’-arilhidrazonas con trietilamina, en presencia de la ditioltiona. Las reacciones de

cicloadición con la tiazina 176 se llevaron a cabo con exceso de nitrilimina, en benceno

a reflujo durante una hora.

Se propone para estas reacciones un mecanismo concertado130 en el que, a la vez que se

adiciona la nitrilimina al grupo tiona para formar un nuevo ciclo de [1,3,4]tiadiazol, se

rompe el anillo de ditiol por el enlace azufre-azufre, produciéndose la pérdida de un

átomo de azufre. Esto puede conducir, en principio, a la formación de dos regio-

isómeros diferentes, 274a-f y 275a-f (Esquema 3.29).

S

N

S

SS

S

O S

Ar N

HN

Ar

Cl Et3N

S

N

S

SS

S

ON

NS

Ar

Ar

+

176 270a-f 273a-f

S

N

S

S

S

O

NN

S

Ar

Ar

275a-f

S

N

S

S

S

O

S

NNAr

Ar

274a-f

y/o

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Esquema 3.29

Con el fin de determinar la estructura del producto obtenido, hemos utilizado dos

técnicas diferentes: la realización de difracción de rayos X de uno de los derivados y,

por otra parte, la minimización de energías mediante cálculos teóricos de las dos

estructuras posibles. Ambas técnicas condujeron a resultados idénticos que se

expondrán a continuación.

Experimentalmente, por cromatografía en capa fina hemos observado siempre la

aparición de sólo uno de los dos posibles regioisómeros. A este regioisómero se le ha

asignado la estructura 274a-f debido a que se han podido obtener monocristales de 274c


y la estructura de este compuesto ha podido ser determinada mediante difracción de

rayos X. Dicha estructura posee configuración E en el doble enlace exocíclico.

S

N

S

SS

S

O Et3N

S

N

S

S

S

O

S

NNSAr

Ar

Ar N

HN

Ar

Cl

176 274a-f

+

270a-f

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Esquema 3.30

En la tabla 3.2 se recogen los datos de los diferentes productos de reacción de la

monoditioltiona 176 con distintas nitriliminas, así como el rendimiento con el que han

sido obtenidos.

Precursor del reactivo 1,3-dipolar Producto obtenido

(Rendimiento)

N-(α-clorobenciliden)-N´-fenilhidrazona (270a) 274a (67%)

N-(α-cloro-p-clorobenciliden)-N´-(p-clorofenil)hidrazona (270b) 274b (77%)

N-(α-cloro-p-bromobenciliden)-N´-(p-bromofenil)hidrazona (270c) 274c (78%)

N-(α-cloro-p-iodobenciliden)-N´-(p-iodofenil)hidrazona (270d) 274d (87%)

N-(α-cloro-p-cianobenciliden)-N´-(p-cianofenil)hidrazona (270e) 274e (95%)

N-(α-cloro-2,4-diclorobenciliden)-N´-(2,4-diclorofenil)hidrazona (270f) 274f (35%)

Tabla 3.2: Productos obtenidos entre la monoditioltiona 176 y los precursores de nitriliminas 270a-f

Los compuestos 274a-f son muy coloreados. El color varía de rojo a violeta,

dependiendo de los sustituyentes en los anillos aromáticos. Los derivados 274a-f son

sólidos cristalinos y 274c-d presentan brillo metálico.


Los cicloaductos obtenidos mediante la reacción de las diferentes nitriliminas, obtenidas

a partir de las correspondientes N-(α-cloroariliden)-N’-arilhidrazonas 270a-f, presentan

en RMN-1H y RMN-13C una serie de características peculiares, que son resumidas a

continuación.

El espectro de RMN-1H muestra entre 7 y 8 ppm los protones correspondientes a los dos

anillos aromáticos, el grupo metilo a 1 ppm, y dos protones metilénicos diastereotópicos

que aparecen entre 2.5 y 3 ppm. Cada protón del grupo metileno existe en un entorno

químico diferente y se acopla con el protón geminal con una constante de acoplamiento

de 14.2 Hz y con los protones del grupo metilo con una constante de acoplamiento de

7.1 Hz. Así pues, los dos protones metilénicos aparecen como sendas señales con

multiplicidad aparente de sextete, aunque son en realidad dobles cuartetes en los que la

constante geminal es el doble que la constante de acoplamiento con el metilo, tal como

se muestra en la figura 3.2 para el caso de 274c.

Figura 3.2: Ampliación de la zona del espectro de RMN-1H del derivado 274c en la que aparecen los

protones metilénicos diastereotópicos.

En el espectro de RMN-13C de los derivados 274a-f aparece el grupo tiocarbonilo a una

frecuencia entre 188 y 185 ppm, anormalmente baja, ya que el grupo tiona aparece

normalmente entre 195 y 192 ppm y en el caso de un anillo de ditiol entre 205 y 200

ppm. La señal correspondiente al grupo carbonilo aparece aproximadamente a un

desplazamiento de 182 ppm. La presencia de ambos grupos funcionales también fue

confirmada mediante espectroscopia infrarroja (C=O 1630-1650 cm-1 y C=S

1300-1320 cm-1).

Un caso especial es el del derivado 274f, que presenta un espectro de RMN-1H que

muestra un complejo patrón de señales para el grupo etilo. El espectro muestra dos

señales para el grupo metilo y cuatro grupos de seis señales (cada uno está constituido

por dos cuartetos) para el grupo metileno. Esto evidencia la existencia de dos


atropisómeros conformacionales en cada uno de los cuales los protones metilénicos son

distereotópicos y aparecen como un sistema de tipo AB.

Al igual que ocurre con el espectro de RMN-1H, el espectro de RMN-13C de 274f,

muestra cuatro señales que corresponden al grupo etilo, que, por situarse en diferentes

entornos químicos en cada uno de los atropoisómeros, origina dos grupos de señales

distintas. Una explicación más detallada de esta situación, basada en cálculos

semiempíricos, se dará más adelante.

Como hemos mencionado anteriormente, en el caso del tiadiazol 274c hemos podido

obtener monocristales de calidad suficiente como para poder realizar la difracción de

rayos X (Figura 3.3).

Figura 3.3: Estructura de rayos X de la (E)-3-oxo-4-etil-5-{3,5-di(4-bromofenil)[1,3,4]tiadiazol-2-

ylideno}[1,2]ditiolo[3,4-b][1,4]tiazin-6-tiona (274c)

Los datos de rayos X se resumen en la tabla 3.3. La distancia entre el azufre de la tiona

y el azufre del [1,3,4]tiadiazol es 2.96 Å, lo que confirma la existencia de una

interacción entre los dos azufres (la suma de radios de Van der Waals es de 3.7 Å), sin

llegar a existir un enlace neto (la distancia típica del enlace azufre-azufre es de 2.05 Å).

Esta interacción podría explicar la frecuencia anormalmente baja a la que aparece la

señal del grupo tiocarbonilo en RMN-13C.


Sistema cristalino Monoclínico

Grupo espacial P2(1)/c

Dimensiones de la celdilla unidad

a = 14.5880 Å α = 90º

b = 10.7454 Å β = 93.046º

c = 15.2356 Å γ = 90º

Número de moléculas por celdilla unidad 4

Tabla 3.3: Datos cristalográficos de 274c

Para justificar la obtención de un único isómero geométrico de los dos posibles, 274a-f

y 275a-f, se ha realizado el estudio conformacional asistido por ordenador de los

isómeros geométricos del sistema heterocíclico correspondiente al producto obtenido en

la reacción de la ditioltiona 176 y el precursor de la difenil nitrilimina 274a. La

conformación de mínima energía se ha obtenido, en cada caso, utilizando el método

semiempírico PM3, desarrollado por Stewart146 como una optimización del método

AM1, desarrollado por el grupo de Dewar en la Universidad de Texas en Austin. Se ha

utilizado la condición restringida de Hartree-Fock (RHF).

El algoritmo utilizado para la optimización semi-empírica es el de gradiente conjugado

de Polak-Rivière tal y como aparece implementado en el programa HyperChem ,147

que se ha usado sin adiciones ni modificaciones.

Los cálculos de energía de 274a y 275a por el método PM3 indican que 274a tiene una

entalpía de formación de 20 Kcal/mol más baja que 275a, y además existe una

interacción entre el átomo de azufre del grupo tiona y el átomo de azufre del

[1,3,4]tiadiazol. Esta interacción mantiene a ambos átomos de azufre interpenetrando

146 (a) Stewart, J. J. P. “Optimization of parameters for semiempirical methods 1. Method”. J. Comput.

Chem. 1989, 10, 209-220. (b) Stewart, J. J. P. “Optimization of parameters for semiempirical methods II. Aplications” J. Comput. Chem. 1989, 10, 221-264.

147 HyperChem 5.11, Hypercube, Inc. 419 Phillip Street. Waterloo. Ontario. N2L3X2, Canada 1999.


cada uno en la esfera de Van der Waals del otro y esto puede provocar una mayor

estabilidad de 274a frente a 275a.

Los cálculos obtenidos para cada isómero se resumen a continuación en la tabla 3.4 y

las estructuras minimizadas para los isómeros 274a y 275a se muestran en la figura 3.4.

Isómero 274a Isómero 275a

Energía total -102032.0640528 (kcal/mol) -102052.5428171 (kcal/mol)

Energía de enlace -4913.4529338 (kcal/mol) -4933.9316981 (kcal/mol)

Energía atómica aislada -97118.6111190 (kcal/mol) -97118.6111190 (kcal/mol)

Energía atómica -890750.0825347 (kcal/mol) -900121.7609766 (kcal/mol)

Interacción núcleo-núcleo 788718.0184820 (kcal/mol) 798069.2181595 (kcal/mol)

Calor de formación 187.3260662 (kcal/mol) 166.8473019 (kcal/mol)

Gradiente 0.0108918 (kcal/mol/Ang) 0.0265153 (kcal/mol/Ang)

Tabla 3.4: Cálculos semiempíricos obtenidos para los isómeros 274a y 275a

274a 275a

Figura 3.4: Estructura minimizada para los isómeros geométricos 274a y 275a


Como puede apreciarse 275a debe existir en una estructura minimizada muy torsionada

debido al impedimento estérico entre el grupo tiona y el anillo del N-fenilo, lo cual

explicaría su mayor energía.

De acuerdo con estos cálculos semiempíricos y teniendo en cuenta la estructura de 274c,

determinada mediante cristalografía de rayos X, se ha asignado la estructura del

regioisómero más estable, (274a-f), a todos los cicloaductos obtenidos.

Del mismo modo se hicieron cálculos semiempíricos para poder explicar el espectro de

RMN-1H que presenta el derivado 274f. En este caso la presencia de un átomo

voluminoso en la posición 2 del grupo N-arilo puede explicar la presencia de una

barrera rotacional que dé lugar a la existencia de dos atropisómeros por imposibilidad

de rotación del grupo N-arilo.

Efectivamente, los cálculos semiempíricos realizados parecen confirmar que 274f puede

existir como dos atropisómeros, tal y como se muestra en la figura 3.5.

Atropisómero S Atropisómero R

Figura 3.5: Atropisómeros S y R del derivado 274f

Puede verse que el entorno químico del grupo etilo es distinto en cada caso, lo que

explica la multiplicidad encontrada en el espectro de 1H-RMN del compuesto.

El atropisómero S tiene una energía de formación ligeramente inferior a la del

atropisómero R. Esto podría explicar el hecho de que los dos estereoisómeros estén en

distinta proporción, aunque este dato no es suficientemente significativo.


En la tabla 3.5 se resumen los cálculos obtenidos para cada atropisómero.

Atropisómero S Atropisómero R








Tabla 3.5: Cálculos semiempíricos obtenidos para los atropisómeros S y R correspondientes a la rotación

restringida del grupo N-arilo.

Así pues, los espectros de RMN de 274f pueden justificarse mediante los cálculos

teóricos por la presencia de una mezcla de dos isómeros rotacionales, en cada uno de los

cuales el grupo etilo se encuentra en un entorno químico diferente, y por lo tanto las

señales aparecen duplicadas.

También se realizaron reacciones de cicloadición entre la tiazina 176 y nitriliminas que

tienen sustituyentes diferentes en los dos grupos arilo. Las reacciones se realizaron de

manera análoga a las anteriores, es decir, generación de la nitrilimina in situ por

tratamiento con trietilamina, y calentamiento a reflujo de benceno durante una hora.

Desafortunadamente, en los casos ensayados (Esquema 3.31) los productos obtenidos

no son estables y se descomponen en presencia de gel de sílice durante la etapa de

purificación. La purificación cromatográfica en alumina o Florisil® condujo a resultados

similares.


S

N

S

SS

S

SO

Ar1 N

HN

Cl Et3N

+

176 270g-h

Ar2

270g, Ar1 = Ph, Ar

2 = p-NO2C6H4

270h, Ar1 = p-MeOC6H4, Ar

2 = p-NO2C6H4

Descomposición

Esquema 3.31

También se realizó la reacción de cicloadición de la monoditioltiona 176 con

nitriliminas cuyos sustituyentes fueran un grupo aromático y un grupo alifático

(Esquema 3.32). Al realizar la reacción en las condiciones habituales no se observó

producto de reacción, observándose en cromatografía en capa fina la monoditioltiona

176 inalterada.

S

N

S

S S

S

O S

+

176

Ph N

HN

Cl

O

O

276

No hay reacción.

Esquema 3.32

También se intentó realizar reacciones de cicloadición entre el monoditiolopirrol 182 y

algunas de las nitriliminas utilizadas con la tiazina 176, en condiciones similares, pero

en ningún caso se obtuvo un producto estable que pudiera ser caracterizado,

observándose en cromatografía por capa fina únicamente la descomposición de 182.

N

SSS

S

O S

N

ClHN

Et3N+ Descomposición

182 270a, Ar1 = Ar

2 = Ph

270c, Ar1 = Ar

2 = p-BrC6H4

270g, Ar1 = Ph; Ar

2 = p-NO2C6H4

C6H6, ∆Ar

1Ar

2

Esquema 3.33


1.3. Adición de nitrenos

De acuerdo con los precedentes bibliográficos, la adición de algunos nitrenos sobre

1,2-ditiol-3-tionas conduce a la formación de 3-imino-1,2-ditioles.131

Conociendo estos precedentes, decidimos ensayar reacciones de adición de

bisditiolotiazinas con las cloraminas B y T (277a-b). Dichas cloraminas son una fuente

práctica de nitrógeno,148 y se postulan como precursores de nitrenos, aunque la

existencia de estos nitrenos no ha sido probada. Además, ambas cloraminas son

reactivos comerciales, relativamente baratos, estables y fáciles de manipular. Se han

ensayado estas reacciones de adición, tanto con bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina-3,5-ditiona

161, como con bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina-3-oxo-5-tiona 176. Las reacciones se

realizaron en condiciones térmicas con catálisis ácida.

En el caso del la bisditioltiona 161 y la monoditioltiona 176, la reacción con las

cloraminas B o T se realizó siempre en exceso de las mismas, a reflujo de benceno,

durante dos horas en el caso de 161 y tres horas para la tiazina 176, y se usó ácido

acético para catalizar la reacción (Esquemas 3.34 y 3.35).

S

N

S

SS

S

S S

ArS

NClNa

O O

S

N

SSS

S

N NSO2ArArO2S

+

161277a-b278a (48%)

278b (57%) a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

CH3COOH

C6H6, ∆+

N

SSS

S

S S

181

Esquema 3.34

148 Jeong, J. U.; Tao, B.; Sagasser, I.; Henniges, H.; Sharpless, K. B. “Bromine-Catalyzed Aziridination

of Olefins. A Rare Example of Atom-Transfer Redox Catalysis by a Main Group Element”. J. Am.

Chem. Soc. 1998, 120, 6844-6845.


S

N

S

SS

S

O S

ArS

NClNa

O O

S

N

S

SS

S

O NSO2Ar

+

176277a-b

a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

279a = 30%

279b = 36%

CH3COOH

C6H6, ∆

N

SSS

S

O S

182

+

Esquema 3.35

Las ditioliminas obtenidas, 278a-b y 279a-b son sólidos estables de color naranja.

Los rendimientos obtenidos con la monoditioltiona 176, tanto con la cloramina B como

con la cloramina T, son muy bajos. Además, es necesario calentar durante varias horas,

lo que provoca la extrusión de azufre del anillo tiazínico conduciendo a la formación del

monoditiolpirrol 182. Por ello, se buscaron nuevas condiciones de reacción más suaves

con el fin de intentar mejorar el rendimiento.

Con este objeto se pensó sustituir el ácido acético por un ácido de Lewis que, al mismo

tiempo, pudiera actuar activando al grupo tiona. Las bases de Lewis, particularmente los

grupos carbonilo y tiocarbonilo, pueden ser activadas mediante coordinación con el

centro metálico de los ácidos de Lewis, provocando grandes cambios en su reactividad y

en la estereoquímica del proceso.149

Recientemente han aparecido publicaciones que muestran buenos resultados

proporcionados por las sales de tierras raras y las sales trivalentes de escandio, tales

como el triflato de escandio, en la catálisis de reacciones, tales como cicloadiciones,150

condensaciones aldólicas, 151 reacciones de Friedel-Crafts,152 y otras.153 El triflato de

149 Yamamoto, H. en “Lewis Acid Reagents. A Practical Approach” Ed. Yamamoto, H. Oxford

University Press. 1999, Cap. 1. pag 1. 150 Kobayashi, S.; Hachiya, I.; Araki, M.; Ishitani, H. “Scandium Trifluoromethanesulfonate (Sc(OTf)3)

- A Novel Reusable Catalyst in the Diels-Alder Reaction”. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 3755-3758. 151 Kobayashi, S.; Hachiya, I.; Ishitani, H.; Araki, M. “Scandium Trifluoromethanesulfonate (Sc(OTf)3)

as a Novel Reusable Lewis-Acid Catalyst in Aldol and Michael Reactions”. Synlett 1993, 472-474. 152 Kawada, A.; Mitamura, S.; Kobayashi, S. “Scandium Trifluoromethanesulfonate – A Novel Catalyst

for Friedel-Crafts Acylation”. Synlett 1994, 545-546. 153 Kobayashi, S. “Scandium triflate in organic synthesis”. Eur. J. Org. Chem. 1999, 1, 15-27.


escandio presenta una acidez de Lewis mayor que otros ácidos de Lewis de las tierras

raras, debido probablemente a que tiene menor radio iónico que los lantánidos.154

Asimismo, existen ejemplos en la bibliografía en los que se favorece la coordinación del

grupo tiona con ácidos de Lewis frente al grupo carbonilo, si se utilizan ácidos de Lewis

fuertes.155 Tomando como base todos estos precedentes se decidió ensayar las

reacciones de ditioltionas y cloraminas en presencia de triflato de escandio.

La reacción de adición se realizó inicialmente usando exceso de cloramina B o T y una

proporción molar de triflato de escandio del 50% respecto a la tiazina 176. La reacción

transcurre de forma prácticamente inmediata en diclorometano a temperatura ambiente,

mejorando considerablemente los rendimientos respecto a los obtenidos en las

reacciones con ácido acético. Así, 279a se obtuvo con un rendimiento del 73% y 279b

con un rendimiento del 89%.

Las ventajas de esta metodología son evidentes, ya que además de aumentar de forma

eficaz los rendimientos (de un 30% a un 73% en el caso de 279a y de un 36% a un 89%

para 279b), se consigue reducir el tiempo de reacción considerablemente (de tres horas

a quince minutos), y las reacciones transcurren a temperatura ambiente en lugar de a

reflujo de benceno. Se evita además la formación del producto secundario de extrusión

de azufre 182.

Con el fin de optimizar las condiciones de reacción, se realizó un estudio sobre la

influencia de la concentración del catalizador en el rendimiento y en el tiempo de

reacción. Se eligió para ello como modelo la reacción de adición de la cloramina T

sobre la tiazina 176. Los resultados obtenidos se resumen en la tabla 3.6.

154 Fukuzawa, S. en “Lewis Acid Reagents. A Practical Approach” Ed. Yamamoto, H. Oxford

University Press 1999, Cap. 11. pag 185. 155 Braddock, D. C.; Brown, J. M.; Guiry, P. J. “Stereochemistry of the Catalyzed Diels-Alder Reaction

between Cyclopentadiene and Dimethyl Monothionofumarate – Soft versus Hard Lewis-Acids”. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 1244-1246.


Experimento Concentración molar de Sc(OTf)3 Tiempo de reacción Rendimiento

1 1% 15 min 48%

2 5% 12 min 52%

3 10% 10 min 80%

4 25% 7 min 93%

5 50% 5 min 89%

6 100% 5 min 85%

7 5% 12 h 80%

Tabla 3.6: Resumen de los resultados obtenidos de la reacción entre la monoditioltiona 176 y la cloramina

T con catálisis de Sc(OTf)3

Las reacciones se siguieron por cromatografía en capa fina hasta observar la completa

desaparición de la sustancia de partida.

A medida que aumenta la concentración del catalizador se produce una disminución en

el tiempo de reacción, y la mejor relación rendimiento-tiempo se consigue para

proporciones de catalizador comprendidas entre el 25% y el 50% (Tabla 3.6,

experimentos 4 y 5).

Para poder rebajar la cantidad del catalizador se hizo un nuevo experimento en el que se

aumentó el tiempo de reacción. Se usó una concentración de cinco por ciento de triflato

de escandio, y la reacción se mantuvo agitando durante doce horas. Con esto se

consiguió aumentar el rendimiento hasta el 80% (Tabla 3.6, experimento 7). De esta

forma queda demostrado que el triflato de escandio es un catalizador eficiente con el

que se puede trabajar en condiciones catalíticas consiguiendo rendimientos elevados en

tiempos de reacción relativamente cortos y en condiciones muy suaves.


2. Reacciones que involucran a todo el anillo de ditioltiona

Dentro de este tipo de reacciones se han estudiado fundamentalmente las reacciones

frente a acetilenos. En este apartado incluiremos además el inicio de los estudios de

reactividad de las ditioltionas, sintetizadas con la metodología propia de nuestro grupo,

frente al bencino.

2.1. Reacciones de cicloadición 1,3-dipolares con acetilenos activados

En primer lugar se estudió la reactividad de algunas de las ditioltionas sintetizadas en

nuestro grupo de investigación frente a acetilenos simétricos sencillos, y una vez

conocidas las condiciones de reacción, se aplicó esta metodología para introducir grupos

más complejos, que serán descritos también en detalle.

2.1.1. Elección y síntesis de acetilenos simétricos sencillos

Como ya se dijo, el bis-(trifluorometil)acetileno es un alquino muy activado; sin

embargo, a pesar de ser un reactivo comercial, no se ha usado en este trabajo debido a

que se trata de un gas tóxico y no presenta, en principio, grandes ventajas frente a otros

reactivos de cicloadición.

Los primeros acetilenos elegidos en este estudio fueron, por tanto, los siguientes:

acetilendicarboxilato de dimetilo, (DMAD), dicianoacetileno (DCA) y

dibenzoilacetileno (DBA), compuestos muy reactivos y, en principio, fácilmente

accesibles y de manipulación sencilla.

La primera elección, por razones prácticas, se dirigió hacia el acetilendicarboxilato de

dimetilo (DMAD), un reactivo comercial que ha sido usado en ocasiones en reacciones

de cicloadición con ditioltionas.134,135,136,117

El segundo acetileno utilizado en el presente trabajo fue el dicianoacetileno, cuyos

grupos ciano activan más al triple enlace que los grupos éster del acetilendicarboxilato

de dimetilo. Este reactivo se prepara a partir de un precursor estable (280), que se

obtiene, a su vez, a partir de DMAD (Esquema 3.36). Se realiza, en primer lugar, una

sencilla amonolisis del acetilendiéster, que conduce a la formación de la

correspondiente diamida (280). El producto así formado se deshidrata a continuación


con pentóxido de fósforo. La deshidratación se produce calentando a elevada

temperatura y aplicando vacío (2-20 mm Hg). Esto provoca la sublimación del

dicianoacetileno, que es recogido en un tubo colector enfriado en un baño de acetona-

hielo seco. Esta reacción entraña una dificultad experimental considerable, y

proporciona un rendimiento bajo.

CC

OCH3

OO

H3CO

NH3

CC

NH2

OO

H2N

235 280

CNNC

232

P2O5

Esquema 3.36

El dicianoacetileno se preparó independientemente por dos procedimientos alternativos,

que son, respectivamente, adaptación del método de Blomquist156 y del descrito por

Hopf y Witulski.157 La diferencia entre ambos métodos se encuentra en el paso de

deshidratación, siendo la formación de la acetilendicarboxamida (280) común a ambos.

En el método de Blomquist, se utiliza un gran exceso de pentóxido de fósforo y es

necesario calentar a 215 ºC. En cambio, de acuerdo con la metodología de Hopf y

Witulski, la deshidratación se realiza en una suspensión de sulfolano y se usa sólo un

ligero exceso de pentóxido de fósforo. Además, en este método la temperatura de la

reacción es considerablemente menor que la requerida en el método anterior. Por ambos

métodos hemos obtenido rendimientos similares, entre un 15 y un 18%.

El dicianoacetileno se descompone rápidamente y polimeriza formando un sólido de

color oscuro en las paredes del tubo colector. Esto puede ser evitado, durante un breve

espacio de tiempo, si se conserva el montaje a -78 ºC en atmósfera de nitrógeno. Por

esta razón, la reacción de deshidratación de la acetilendicarboxamida se ha realizado

siempre en una escala pequeña, únicamente para proporcionar la cantidad de

dicianoacetileno necesaria para la reacción en que va a emplearse. Así pues, el

156 Blomquist, A. C.; Winslow, E. C. “Unsaturated nitriles as dienophiles in the diene synthesis”. J. Org.

Chem. 1945, 10, 149-158. 157 Hopf, H.; Witulski, B. en “Modern acetylene chemistry”. Ed. Stang, P. J.; Diederich, F. VCH;

Weinheim, 1995, Cap 2, pag. 60-61.


dicianoacetileno se ha preparado siempre inmediatamente antes de las correspondientes

reacciones de cicloadición con las ditioltionas.

El tercer dipolarófilo elegido fue el dibezoilacetileno (236), que es un reactivo de

cicloadición muy conveniente porque, además de ser muy reactivo, es de fácil manejo y

puede prepararse in situ a partir de un precursor muy estable y fácilmente obtenible a

partir de reactivos comerciales.

COPh

H

H

PhOC

Ph C C

O Br

H

Br

H

O

PhC

O

PhC

O

Ph

Br2 N(CH2CH3)3

281 282 236

Esquema 3.37

El dibenzoilacetileno se preparó de acuerdo con el método propuesto por Lutz y

colaboradores (Esquema 3.37).158 Para ello, se parte del trans-1,2-dibenzoiletileno (281)

comercial, que se transforma en el derivado dibromado correspondiente 282, sólido

estable, que se puede preparar en grandes cantidades y ser almacenado durante mucho

tiempo sin ningún tipo de cuidado especial.159 A continuación, se realiza una doble

deshidrobromación para formar el acetileno. De acuerdo con Lutz, los mejores

resultados se obtienen usando trietilamina en benceno o acetona a reflujo. Este método

permite la posterior utilización del dibenzoilacetileno sin purificación previa; basta con

filtrar las sales que se forman, y el reactivo está listo para realizar las reacciones de

cicloadición.158

Al igual que con el dicianoacetileno, la deshidrobromación se realiza in situ en el

momento de realizar la reacción de cicloadición y de esta forma se minimiza la posible

descomposición del reactivo.

Se ensayó además la reacción de bisditioltionas con bis(arilsulfonil)acetilenos, pues las

sulfonas son grupos muy activantes, lo que les confiere una gran reactividad en

158 Lutz, R.; Smithey, W. R. Jr. “The reactions of the dibromides and bromo derivatives of

dibenzoylethylene with amines”. J. Org. Chem. 1951, 16, 51-56. 159 Lutz, R. E. “Studies on unsaturated 1,4-diketones. I. Synthesis and structure of 1,2-di(2,4,6-

trimethylbenzoyl)ethenol”. J. Am. Chem. Soc. 1926, 48, 2905-2915.


reacciones de cicloadición.160 Los estudios preliminares realizados sobre la

monoditioltiona 176 no dieron ningún resultado positivo. Tras realizar la cicloadición,

por cromatografía en capa fina, se observó la aparición de al menos siete productos

diferentes que no fueron aislados ni caracterizados.

Por otra parte, la síntesis de estos arilsulfonilacetilenos es bastante larga y laboriosa, por

lo cual estas reacciones fueron descartadas y no se tendrán en cuenta en este estudio.

Una vez elegidos los acetilenos, se procedió a estudiar las mejores condiciones de

reacción para llevar a cabo estas cicloadiciones. La elección del disolvente de reacción

fue un factor clave en estudio de las reacciones. Se realizaron ensayos con diversos

disolventes, pero las posibilidades eran bastante limitadas, porque las ditioltionas de

partida tienen una solubilidad muy baja en la mayoría de los disolventes más comunes.

Finalmente, el benceno resultó ser el disolvente más adecuado, puesto que no sólo

disuelve bien todos los sustratos, sino que tiene una temperatura de ebullición idónea

para realizar la reacción a reflujo. Algunas cicloadiciones menos favorecidas requieren

temperaturas de reacción más elevadas, por lo que fue necesario utilizar tolueno, que

tiene un punto de ebullición más alto. Las reacciones de cicloadición realizadas usando

triflato de escandio, que transcurren a temperatura ambiente, se realizan en

diclorometano, ya que las ditioltionas utilizadas son bastantes solubles en este

disolvente.

2.1.2. Reacciones de cicloadición de la monoditioltiona 176 con acetilenos activados

S

N

S

SS

S

OS EE

176

Las reacciones de cicloadición de la tiazina 176 con acetilenos activados se realizaron

siempre calentando en benceno a reflujo durante un breve tiempo (entre 5 y 30 minutos)

160

Pasquato, L; de Luchi, O.; Krotz, L. “Bis(arylsulphonyl)acetylenes”. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 2177-2178.


y usando, por lo general, un ligero exceso del alquino correspondiente. De esta forma se

obtuvieron los monoaductos representados en el esquema 3.38.

S

N

S

SS

S

OS EE

S

N

S

S

O

S

S

S

E

E

176 283, E = CO2Me

284, E = CN

285, E = COPh

C6H6, ∆

Esquema 3.38

Esta estructura ha sido confirmada mediante técnicas espectroscópicas y analíticas. La

presencia del grupo tiona ha sido confirmada mediante RMN-13C (δ: 192-195 ppm) y

mediante espectroscopia infrarroja (ν: 1250-1300 cm-1).

Los productos así formados con los diferentes alquinos son todos de color rojo y

perfectamente estables.

La adición de una única molécula de alquino a la ditioltiona 176 conduce, de acuerdo

con la bibliografía existente, a 2-tioacilmetilen-1,3-ditioles, compuestos que presentan

la estructura tricíclica que se muestra el esquema 3.38. Esta estructura está de acuerdo

con los antecedentes bibliográficos y con las consideraciones mecanísticas más

probables, ya que de acuerdo con Drozd y colaboradores los compuestos acetilénicos,

especialmente si tienen unidos grupos aceptores de electrones, reaccionan con

1,2-ditiol-3-tionas por un mecanismo de cicloadición con apertura simultánea del anillo

de 1,2-ditiol con formación de 2-(α-tioacilalquiliden)-1,3-ditioles (Esquema 3.39).161

161

Drozd, V. N.; Udachin, Y. M.; Bogomolova, G. S.; Sergeichuk, V. V. “Cycloaddition of 4-methyl-1,2- thiolene-3-thione to acetylenes”. Zh. Organ. Khim. 1980, 16, 883-886.


S

S

S

S

S

S

R

RS

S

S

R

RR R+

[1,3]

196 286 287

Esquema 3.39

Los antecedentes bibliográficos existentes sobre este tipo de reacciones nos hicieron

albergar la esperanza de poder adicionar una segunda molécula de alquino mediante una

reacción de hetero-Diels-Alder. Así, forzando ligeramente las condiciones de reacción,

usando exceso de alquino y aumentando ligeramente el tiempo de calentamiento a

reflujo, se podrían obtener nuevos heterociclos con estructura tetracíclica.

Sin embargo, sólo se pudo obtener este tipo de heterociclo cuando se usó

dibenzoilacetileno, mientras que las reacciones con DMAD y DCA dieron

exclusivamente el producto de la monoadición.

Para obtener selectivamente el diaducto de la tiazina 176 con dibenzoilacetileno, fue

necesario añadir dos equivalentes y medio de dibenzoilacetileno a una disolución de la

monoditioltiona 176 en benceno y calentar la mezcla a reflujo durante treinta minutos,

mientras que la obtención exclusiva del monoaducto requiere usar la cantidad

estequiométrica de dibenzoilacetileno y calentar a reflujo de benceno durante tan sólo

cinco minutos. El diaducto tiene una gran tendencia a formarse y el mínimo exceso de

dibenzoilacetileno provoca rápidamente la formación de trazas de 288.

S

N

S

SS

S

OS COPhPhOC

S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

176 288

2

S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

287

Esquema 3.40

El tetraciclo 288 es un sólido de color amarillo, también muy estable.


La formación del diaducto confirma también la estructura de los monoaductos, ya que

evidencia la formación de un nuevo sistema heterodiénico susceptible de sufrir una

nueva reacción de cicloadición con algunos acetilenos si éstos son suficientemente

reactivos.

La formación de este diaducto puede explicarse de acuerdo con el mecanismo propuesto

en el esquema 3.41. Recordemos que los compuestos 283, 284 y 285 contienen una

tiona α,β-insaturada, que constituye un heterodieno susceptible de sufrir una nueva

reacción de cicloadición. Así, en algunos casos se produce una reacción hetero-Diels-

Alder, y se forma un nuevo anillo heterocíclico de seis miembros (Esquema 3.41).

S

S

S

R

R

S

R R

SS R

RS

SSR

R

RRR R

D-A

+

287 286 289

Esquema 3.41

Los resultados obtenidos de la cicloadición de 176 con estos tres acetilenos se resumen

en la tabla 3.7.

Acetileno Número de equivalentes Tiempo de reacción Producto obtenido Rendimiento

DMAD 2.5 15 minutos 283 81%

DCA 2.5 15 minutos 284 68%

DBA 1 5 minutos 285 48%

DBA 2.5 30 minutos 288 73%

Tabla 3.7: Resultados obtenidos de la reacción de la tiazina 176 y diversos acetilenos en benceno a reflujo

Hay que resaltar que los cicloaductos descritos, obtenidos con dipolarófilos acetilénicos,

poseen estructuras electrónicas muy deslocalizadas, en las que los átomos de azufre

actúan como dadores de electrones, mientras que los grupos activantes de los acetilenos


actúan como atractores, con lo que constituyen sistemas push-pull con potencial

aplicación como materiales para óptica no-lineal.

Por otra parte, tanto los monoaductos 283, 284 y 285 como el diaducto 288 son

asimétricos, debido a la existencia de un nitrógeno piramidal, que da lugar a dos

enantiómeros interconvertibles con dificultad. Esto es fácilmente apreciable en los

espectros de resonancia magnética nuclear de protón, en los que la señal

correspondiente al grupo metileno unido al nitrógeno aparece desdoblada, indicando la

existencia de un entorno químico diferente en cada uno de los hidrógenos de dicho

grupo metileno, como consecuencia de la inversión restringida del nitrógeno (Figura 3.6).

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57 .07.58.0

3.003 .103.203 .303.403.503.603.70

Figura 3.6: Espectro de RMN-1H de 283 y ampliación de la zona en la que aparececen los protones metilénicos

Se realizaron estudios de RMN dinámico sobre los monoaductos 283, 285 y 288. Para

ello, se efectuaron los espectros de RMN-1H en clorobenceno deuterado desde

temperatura ambiente hasta 125 ºC. En ningún caso, se llegó a la temperatura de

coalescencia del sistema. En la figura 3.7 se muestran los espectros obtenidos para el

S

N

S

S

O

S

S

S

MeO2C

MeO2C

283


monoaducto 283 a distintas temperaturas. Como puede observarse, y tal como

explicamos anteriormente, a temperatura ambiente los protones metilénicos aparecen

como dos grupos de seis señales que corresponden a dos dobles cuartetes que están

separados entre sí 0.40 ppm. A medida que aumenta la temperatura se observa que las

dos señales disminuyen en intensidad y en resolución, de forma que a 125 ºC se

aprecian únicamente dos pequeños singuletes anchos. La separación de estos dos

singuletes es de 0.31 ppm.

Aunque no se ha llegado a alcanzar la temperatura de coalescencia, la aplicación de la

ecuación de Eyring,162 considerando que la temperatura de coalescencia es mayor de

125 ºC, permite deducir que la barrera de rotación debe ser mayor que 79.68 kJ/mol.

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 398 K

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 378 K

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 353 K

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 333 K

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 313 K

2.903.003.103.203 .303.403 .503.60

T= 293 K

Figura 3.7: Espectros de RMN-1H del monoaducto 283 registrados entre 20 ºC y 125 ºC

Se realizó asimismo el estudio de las propiedades electroquímicas del aducto 283

mediante voltametría cíclica. Para ello, se utilizó una concentración molar de 5·10-4 M

de 283 en diclorometano a 20 ºC. Se utilizó como electrolito soporte Bu4NPF6 en

concentración aproximada 0.1 M, como electrodo de trabajo el de bola de platino, como

162 Hesse, M.; Meier, H.; Zeeh, B. en “Métodos espectroscópicos en Química Orgánica”. Síntesis,

Madrid, 1995.


electrodo auxiliar un hilo de platino y como electrodo de referencia el de calomelanos

saturado.

El voltamograma se registró a diferentes velocidades de barrido, observándose siempre

que el proceso era irreversible. Se observa que existe una transferencia electrónica en la

que aparentemente están implicados el mismo número de electrones en la oxidación y

en la reducción, comparando la intensidad de las ondas existentes en ambos procesos,

aunque no se ha usado ni la técnica del electrodo rotatorio ni la columbimetría para

determinar el número de electrones implicados. En la figura 3.8 se representa el

voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto 283. En él puede observarse

que el potencial de pico en la onda oxidativa aparece a 1.25 V (Epox = 1.25 V) y el

potencial de pico de la onda en las reducciones aparece a –1.00 V (Epred = -1.00 V).

Figura 3.8: Voltamograma del monoaducto 283 registrado en diclorometano a temperatura ambiente

S

N

S

S

O

S

S

S

MeO2C

MeO2C

283


2.1.3. Ensayos de doble cicloadición de la tiazina 176 con diferentes reactivos de

cicloadición

S

N

S

SS

S

OS XX

176

YY

Basándonos en los resultados anteriormente descritos, se pensó que podría ser factible la

adición sucesiva de dos dipolarófilos distintos sobre la tiazina 176, con lo que podrían

obtenerse policiclos con diferentes sustituyentes. Así, se llevaría a cabo una reacción

1,3-dipolar en la que se adicionase un primer acetileno (como DMAD o DCA) y, a

continuación, se introduciría un segundo alquino, distinto, a través de una reacción de

hetero-Diels-Alder (Esquema 3.42).

S

N

S

SS

S

S O XX

S

N

S

S

O

S

S

S

X

X

YY

S

N

S

S

O

S

SS

XX

Y

Y

176 290 291

Esquema 3.42

En primer lugar, se pensó utilizar como segundo acetileno DBA porque con este

acetileno habíamos conseguido obtener el diaducto, lo que nos hizo pensar que era el

acetileno más reactivo. Así, se realizaron dos experimentos independientes, en los que

se añadió DBA a las disoluciones en benceno de los cicloaductos formados con

acetilendicarboxilato de dimetilo (283) y con dicianoacetileno (284). Después de

calentar la mezcla de reacción durante unas dos horas se observó que no había habido

reacción, y que el cicloaducto inicial permanecía inalterado. Se intentaron entonces

condiciones de reacción más enérgicas, para lo que se utilizó gran exceso de

dibenzoilacetileno y un disolvente de alto punto de ebullición, como es el clorobenceno,

y se calentó a reflujo durante cuatro horas. En este caso tampoco pudo apreciarse

ninguna reacción.


S

N

S

S

O

S

S

S

H3CO2C

H3CO2C

∆

DBA

283

S S

N

S

S

SS O

PhOC

PhOC

CO2CH3H3CO2C

293

Esquema 3.43

S

N

S

S

O

S

S

S

NC

NC

284

S S

N

S

S

SS O

PhOC

PhOC

CNNC

294

∆

DBA

Esquema 3.44

A pesar de los resultados negativos obtenidos, estos experimentos sirvieron, al menos,

para corroborar la gran estabilidad térmica de los aductos 283 y 284, una propiedad muy

valiosa en su posible utilización futura como nuevos materiales.

A continuación, decidimos volver a realizar la reacción de cicloadición mixta entre la

tiazina 176 y los acetilenos simétricos sencillos utilizados en esta Tesis Doctoral,

realizando la secuencia en el sentido inverso al realizado anteriormente, es decir,

utilizando como monoaducto inicial el dibenzoilderivado 285, puesto que los grupos

benzoílos, presentes en el mismo, son grupos menos atractores de electrones que los

grupos ciano o ésteres (ver Tabla 3.1). Según esto, el heterodieno del monoaducto 285

debería ser más rico en electrones, puesto que los grupos benzoílos retiran menos carga

del mismo. Se supone que, por este motivo, el monoaducto 285 presenta una gran

tendencia a adicionar una segunda molécula de dibenzoilacetileno si éste se encuentra

en el medio de reacción. Por lo tanto, debería reaccionar también con otros dipolarófilos

presentes. Se eligió como segundo acetileno DMAD y la reacción se realizó en

clorobenceno. Tras calentar a reflujo durante 4 horas se observó por cromatografía en

capa fina la completa desaparición de 285 y la aparición de un nuevo producto de color

amarillo. Este producto se caracterizó como el correspondiente a la adición sobre la

ditioltiona 176 de una molécula de DBA, mediante una reacción 1,3-dipolar, sobre la


que cual se adiciona una molécula de DMAD, mediante una reacción hetero-Diels-

Alder que conduce al producto final 295. Este aducto mixto es un sólido estable de

color amarillo que se obtiene en un rendimiento del 83% (Esquema 3.45).

S

N

S

S

O

S

S

S

COPh

COPh

DMAD

PhCl, ∆

S

N

S

S

S

SSO

CO2Me

CO2Me

COPhPhOC

287 295

Esquema 3.45

Para concluir este apartado, y dado que con dibenzoilacetileno no se consiguió obtener

el cicloaducto mixto con el monoaducto 283, decidimos probar con un dienófilo más

activo para poder lograrlo. Se eligió la 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-diona (296), que es un

poderoso reactivo de cicloadición que reacciona instantáneamente con ciclopentadieno,

butadieno y cicloheptatrieno a temperatura muy baja.163

Como acabamos de mencionar, se eligió como cicloaducto de partida 283, que se hizo

reaccionar a reflujo de clorobenceno con 296 en exceso. Tras la purificación se obtuvo

un producto único de color anaranjado, estable, con un rendimiento del 48%.

La estructura esperable para este compuesto es 297, de acuerdo con el mecanismo

propuesto, mediante el cual se espera una reacción hetero-Diels-Alder sobre 283, que

conduzca al producto final.

163 Cookson, R. C.; Giliani, S. S. H.; Stevens, I. D. R. “4-Phenyl-1,2,4-triazolin-3,5-dione: a powerful

dienophile”. Tetrahedron Lett. 1962, 615-618.


S

N

S

S

O

S

S

S

CO2CH3

CO2CH3

N

NN

O

O

Ph

S

N

S

S

O

SN

N

SS

N

CO2CH3H3CO2C

O

O

Ph

283

297

+

296

S

N

S

S N

HN

S

SO CO2CH3

CO2CH3

O

298

Ph

Esquema 3.46

Sin embargo, el espectro de masas del compuesto obtenido mostró un pico de masa de

567 uma, 73 uma menos de la esperada, que corresponde a una molécula de fórmula

C21H17N3O6S5. Un compuesto con esta fórmula podría formarse mediante la adición del

grupo tiona de 283 sobre la triazolina 296, produciéndose a continuación la apertura del

intermedio policíclico 300 para dar lugar a la imina 301, que posteriomente se hidroliza

con pérdida neta de un grupo SNCO y formación del producto final estable 298, una

imina de la difenilurea. Un posible mecanismo se muestra en el esquema 3.47.

S N

N N

O

O

Ph

N N NS

O

Ph

O H2OHN

ON

CO2

SN

NN

O

O

Ph

Ph

S

N

NN

O

O

Ph

[NS]

299

+

300 301

302 303 304298

+

Esquema 3.47

Los demás datos espectroscópicos y analíticos de 298 son compatibles con la estructura

propuesta.

En la actualidad se sigue trabajando sobre esta reacción modificando la triazolindiona

por introducción de diferentes grupos en el anillo aromático y también eligiendo


monoaductos de partida diferentes que conduzcan a productos más cristalinos que

permitan obtener monocristales para poder usar la difracción de rayos X como medio

para determinar de forma inequívoca la estructura de este tipo de diaductos.

2.1.4. Reacciones de cicloadición de la bisditiolotiazina 161 con acetilenos activados

S

N

S

SS

S

SS EE

161

Se han realizado varios experimentos, que serán descritos a continuación, para estudiar

la reactividad de la bisditiolotiazina 161 frente al acetilendicarboxilato de dimetilo

(DMAD).

En primer lugar, la reacción se realizó en condiciones análogas a las utilizadas con la

monoditioltiona 176, es decir, se usaron cinco equivalentes de DMAD y la mezcla se

calentó a reflujo de benceno durante 15 minutos. Se observó la aparición de tres

productos diferentes por cromatografía de capa fina, que pudieron ser separados

cromatográficamente. Estos productos mostraron en sus espectros de masas picos del

ion molecular de masas correspondientes, respectivamente, a las de los productos de

adición de dos, tres, y cuatro moléculas de DMAD sobre la bisditiolotiazina 161. En

cambio, no se observó la formación del producto correspondiente a la adición de una

única molécula de DMAD sobre la bisditiolotiazina 161.

Las estructuras de los productos obtenidos contienen algunas peculiaridades que es

necesario resaltar. Así, en el caso en que dos moléculas de dipolarófilo cicloadicionan

sucesivamente mediante dos reacciones 1,3-dipolares consecutivas sobre cada uno de

los grupos ditioltiona de la bisditiolotiazina 161, se obtiene un compuesto 306 con una

estructura que puede considerarse un tetratiafulvaleno extendido,164 estructura muy

164 (a) Moore, A. J.; Bryce, M. R. “New vinylogous tetrathiafulvelene (TTF) pi-electron donors”.

Tetrahedron Lett. 1992, 33, 1373-1376. (b) Bryce, M. R.; Moore, A. J.; Lorcy, D.; Dhindsa, A. S.; Robert, A. “Unsymmetrical and highly-conjugated tetrathiafulvelene and selenatrithiafulvalene derivatives”. Chem. Commun. 1990, 470-472.


interesante en el diseño de nuevos materiales.165 La Figura 3.9 muestra la estructura del

TTF (1), de un TTF extendido 305, en el que se han incluido grupos espaciadores entre

los dos anillos 1,3-ditiafulvenilo, y la estructura genérica del aducto 306 que se espera

obtener mediante la adición de dos moléculas de dipolarófilo acetilénico sobre la tiazina

161.

S

S

S

S

S

S

S

S

R

R

R

R

TTF, 1 TTF extendido, 305

S

N

SS

S

SS

SE

EE

E

306

Figura 3.9: Estructura del TTF (1), de un TTF extendido (305), en el que se han introducido grupos

espaciadores entre los dos anillos 1,3-ditiafulvenilo para extender la conjugación, y del aducto

(306) que se obtiene tras la adición de dos moléculas de dipolarófilo sobre la tiazina 161

En base a lo anterior, se intentó controlar la cantidad de DMAD para llegar a obtener el

diaducto 307 como producto único.

S

N

S

SS

S

S S H3CO2C CO2CH3

S

N

SS

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

161 307

2

Esquema 3.48

La obtención de 307 se realizó usando la cantidad estequiométrica de alquino

(2 equivalentes) en benceno a reflujo, siendo la reacción prácticamente instantánea. Se

obtuvo un producto único, de color naranja, en un rendimiento del 44%. Este nuevo

producto es el resultado de la adición de dos moléculas de DMAD, como se deseaba,

mediante dos reacciones 1,3-dipolares, que conduce al sistema tricíclico 307.

165 (a) Christensen, C. A.; Bryce, M. R.; Becher, J. “New multi(tetrathiafulvalene) dendrimers”.

Synthesis 2000, 1695-1704. (b) Herranz, M. A.; Martín, N.; Sánchez, L.; Garín, J.; Orduña, J.; Alcalá, R.; Villacampa, R.; Sánchez, C. “Synthesis and characterization of novel NLO-phores from pi- extended tetrathiafulvalene (TTF) derivatives”. Tetrahedron 1998, 54, 11651-11658.


Una reacción similar se llevó a cabo también con la bisditioltiona 161 y

dibenzoilacetileno como dipolarófilo en condiciones similares, de la que se obtuvo 308,

que presenta una estructura de tipo TTF extendido, análoga a la obtenida en la adición

de DMAD. Este diaducto se obtuvo en un rendimiento del 52% como un sólido estable

de color naranja.

S

N

S

SS

S

S S PhOC COPh

S

N

SS

S

SS

S

COPh

COPhPhOC

PhOC

161 308

Esquema 3.49

Por otra parte, se abordó la obtención del producto de adición de cuatro moléculas de

DMAD sobre la tiazina 161. Este producto se había formado en muy pequeña cantidad

en el ensayo inicial, siendo identificado únicamente mediante espectrometría de masas.

Con el fin de preparar 310, se realizó un nuevo experimento añadiendo un gran exceso

de DMAD y se calentó la reacción durante un tiempo considerablemente largo para

forzar la adición de cuatro moléculas de DMAD sobre la tiazina 161. Por cromatografía

en capa fina se observó la rápida formación del producto correspondiente a la doble

adición de DMAD, así como su completa desaparición tras unos minutos de reacción.

Sin embargo, la reacción no llegó a completarse para dar lugar, como se deseaba,

únicamente al tetraaducto, 310. Por el contrario, éste se obtiene como producto muy

minoritario de la reacción, siendo siempre el producto mayoritario 309, que corresponde

a la adición de tres moléculas de DMAD sobre la bisditiolotiazina 161.

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

S

S

SSCO2Me

CO2Me

CO2MeMeO2CMeO2C

MeO2C

161 309, mayoritario

DMAD

S

N

SS

CO2Me

CO2MeMeO2C

MeO2CS

S

CO2Me

CO2Me

SS

MeO2C

CO2Me

310, trazas

+

Esquema 3.50


Dado que el producto de adición de cuatro moléculas de DMAD (310) no pudo

obtenerse con un rendimiento aceptable decidimos, al menos, desarrollar unas

condiciones de reacción que permitieran obtener adecuadamente el producto de adición

de tres moléculas de DMAD.

H3CO2C CO2CH3

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

S

S

SSCO2CH3

CO2CH3

CO2CH3H3CO2CH3CO2C

H3CO2C

161 309

3

Esquema 3.51

Para ello, se calentó a reflujo de benceno durante diez minutos una disolución de la

tiazina 161, que contenía cinco equivalentes de DMAD. La reacción se siguió por

cromatografía en capa fina hasta que se observó la formación del aducto deseado 309

como producto mayoritario, junto con una pequeña cantidad del producto de adición de

cuatro moléculas de DMAD (310).

Después de la separación cromatográfica en columna, se obtuvo el producto 309 en un

27% de rendimiento, como un sólido rojizo. Los datos analíticos y espectroscópicos de

este compuesto permitieron asignarle la estructura tetracíclica representada,

correspondiente, efectivamante, a la adición de tres moléculas de DMAD.

La tendencia de la bisditioltiona 161 a adicionar tres moléculas de acetileno es

sorprendente, pues inicialmente se supuso que tendría un comportamiento análogo al de

la tiazina 176, con lo cual se obtendría sólo el producto de la adición de dos moléculas

de DMAD, que tiene una estructura de tipo tetratiafulvaleno extendido. La formación

del triple aducto puede ser explicada si tenemos en cuenta las características

electrónicas del anhídrido de tioácido intermedio 307, formado al adicionarse las dos

primeras moléculas de DMAD (Esquema 3.53), que contrastan con las características

electrónicas del aducto 283 de la tiazina 176, que es un ditioéster (Esquema 3.52).


S

N

S

SS

S

OS

S

N

SS

O

S

S

S

E

EDMAD

S

N

SS

O

S

S

S

E

EDMAD

176 Ditioéster, 283a 283b

No hay

reacción

Esquema 3.52

Así, al adicionar una molécula de DMAD a la tiazina 176, como hemos visto

anteriormente, se forma el ditioéster 283, que puede existir en dos formas resonantes

283a y 283b. La deslocalización electrónica entre los tres átomos (S-C=S) reduce el

carácter de heterodieno de este compuesto y, por tanto, evita que se produzca la

reacción de hetero-Diels-Alder con una segunda molécula de acetileno (Esquema 3.52).

S

N

SSS

S

SS DMAD

S

N

SS

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3

H3CO2C

H3CO2C

Tritioanhídrido de ácido, 307a

S

N

S

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH

3

H3CO2C

H3CO2C

307b

S

N

SS

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH

3

H3CO2C

H3CO2C

307b'

S

S

N

SS

S

S

SSCO2

CH3

CO2CH3

CO2CH

3H3CO

2CH

3CO

2C

H3CO2C

DMAD

S

N

S S

S

S

S SH3

CO2C

H3CO2C

H3CO

2C CO

2CH

3 CO2CH

3

CO2CH3

DMAD

S

N

S

S

S

S SH3CO2C

H3CO

2C

H3CO2C CO2CH3 CO2CH3

CO2CH3

S

N

SS

S

S

SSCO2CH3

CO2CH3

CO2CH3H3CO2CH3CO2C

H3CO2C

S

DMAD DMAD

161

Ditioéster, 309 Ditioéster, 309

309b

No hay reacción No hay reacción

309b'

Esquema 3.53


El caso de la tiazina 161 es bastante diferente. En principio se adiciona una molécula de

acetileno a cada una de las dos funciones ditioltiona, con lo que se obtiene un

tritioanhídrido 307, que puede existir como tres formas resonantes. En este intermedio

(307) el enlace carbono-azufre exocíclico tiene mayor carácter de doble enlace que en el

caso del ditioéster 283 y, por tanto, existe un sistema heterodiénico claro, que puede dar

una adición hetero-Diels-Alder con una tercera molécula de alquino. El triple aducto

(309) formado es un ditioéster cíclico que, como en el caso de 283, debido a la

deslocalización electrónica del grupo S-C=S, no da lugar fácilmente a una segunda

reacción de Diels-Alder. (Esquema 3.53).

Al igual que ocurre con los productos de cicloadición de la monoditioltiona 176, el

espectro de RMN-1H del compuesto 309 muestra que la señal del metileno aparece

desdoblada en dos grupos de seis señales, correspondientes a dos dobles cuartetes, lo

que indica que existe una gran barrera de energía para la inversión del átomo de

nitrógeno (Figura 3.10).

Figura 3.10: Espectro de RMN-1H del compuesto 309

Ya que fue imposible preparar el tetraaducto con DMAD, decidimos utilizar el

dibenzoilacetileno con este fin, ya que este reactivo había mostrado dar fácilmente

productos de doble adición sobre la monoditioltiona 176.

S

N

S S

S

S

S SH3CO2C

H3CO2C


CO2CH3

309


S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC S

S

COPh

PhOC

S

S

PhOC

COPh

S

N

SS

S

S

SSCOPh

COPh

COPhPhOCPhOC

PhOCDBA

161 312311

Esquema 3.54

Así, la reacción de la tiazina 161 con un exceso de dibenzoilacetileno (cinco

equivalentes), en disolución de benceno a reflujo durante quince minutos da lugar,

según se observa por cromatografía de capa fina, a la aparición de dos productos, uno

minoritario, 311, de color naranja, y un producto principal, 312, de color amarillo. Estos

compuestos, tras su purificación, fueron caracterizados provisionalmente, mediante

espectrometría de masas como los productos correspondientes a la adición de tres y

cuatro moléculas de dibenzoilacetileno, respectivamente.

Para obtener exclusivamente el producto correspondiente a la adición de cuatro

moléculas de dibenzoilacetileno sobre la tiazina 312, se forzaron las condiciones de

reacción. Para ello, se añadió dibenzoilacetileno en gran exceso (veinte equivalentes) y

se calentó a reflujo de benceno durante dos horas y media. Así se pudo aislar de esta

reacción el pentaciclo 312 como producto único, en un 95% de rendimiento

(Esquema 3.48). La estructura de 312 ha sido confirmada mediante las técnicas

analíticas y espectroscópicas habituales.

Así pues, en este caso, de forma similar a lo que ocurría con la tiazina 176, es posible la

doble cicloadición con dibenzoliacetileno sobre cada uno de los grupos ditioltiona.

Este procedimiento permite, a partir de productos comerciales sencillos y en tan sólo

dos pasos de reacción, obtener un compuesto pentaheterocíclico de elevado peso

molecular (1275 uma), que además posee grupos funcionales que podrían intervenir en

posteriores pasos de síntesis con el fin de modificar la estructura básica generada en esta

reacción. Esta metodología ofrece, por tanto, un potencial sintético considerable.

El espectro de RMN de protón del tetraaducto 312 muestra un singulete ancho

correspondiente al grupo metileno, indicando la presencia de isómeros


conformacionales, de lo que se deduce que existe una asimetría inherente en la

molécula.

Para justificar este hecho se llevó a cabo una modelización molecular de un sistema

poliheterocíclico modelo, 313. En este modelo se prescindió de los sustituyentes

benzoílo, para reducir el tiempo de cálculo. El cálculo de la geometría más estable

proporcionó dos conformaciones de energía mínima prácticamente idéntica

(Figura 3.11, Modelo 1 y Modelo 2). Se aprecia que la primera conformación es

asimétrica, estando los grupos 1,3-ditiolano en disposición anti, y la segunda es

simétrica, con los grupos ditiolano en disposición syn.

S

N

SS

SS SS

HH

H

H

H

H

HH

313

Modelo 1 Modelo 2

Figura 3.11: Representación de las conformaciones de mínima energía obtenidas para 313

En la tabla 3.8 se muestran los valores obtenidos para cada una de las dos posibles

conformaciones de 313.


Modelo 1 Modelo 2








Tabla 3.8: Cálculos semiempíricos obtenidos para los Modelos 1 y 2

La realización de nuevos cálculos de minimización energética, usando como base tanto

el Modelo 1 como el Modelo 2 (Figura 3.11) a los que se les han añadido grupos

benzoílo a los 1,3-ditiolanos, dio lugar, en ambos casos, a una misma conformación de

mínima energía que está representada en la figura 3.12 (Modelo 3). Como puede

observarse en dicha figura, los ditiolanos están dispuestos en anti. En esta disposición

anti la repulsión estérica es menor.

La conformación del Modelo 3 (Figura 3.12) es asimétrica, pudiendo existir en dos

formas anti enantioméricas, interconvertibles a través de una conformación syn. Es

probable que la interconversión sea relativamente lenta a temperatura ambiente,

pudiéndose así obtener para el grupo metileno una señal ancha, en 1H-RMN. Esta señal

corresponde a un entorno químico distinto para cada protón en un espacio de rotación

lenta o restringida para el grupo etilo, debido al impedimento estérico para la inversión

de la conformación.


Modelo 3

Figura 3.12: Conformación de mínima energía obtenida al adicionar cuatro grupos benzoílo

La tabla 3.9 muestra los valores obtenidos en la minimización correspondiente al

Modelo 3.

Modelo 3

Energía total -191209.8346504 (kcal/mol)

Energía de enlace -9664.4874334 (kcal/mol)

Energía atómica aislada -181545.3472170 (kcal/mol)

Energía atómica -2437807.2652330 (kcal/mol)

Interacción núcleo-núcleo 2246597.4305826 (kcal/mol)

Calor de formación 181.6665666 (kcal/mol)

Gradiente 0.0897522 (kcal/mol/Ang)

Tabla 3.9: Cálculos semiempíricos obtenidos para el Modelo 3 minimizado

Además de los cálculos teóricos, que nos dan la estructura en fase gaseosa, se hicieron

estudios de RMN dinámico del pentaciclo 312, para conocer la estructura existente en

disolución. En la figura 3.12 se muestran los espectros obtenidos en intervalos de 10 ºC,


desde -80 ºC hasta 40 ºC. Recordemos que el tetraaducto 312 muestra, a temperatura

ambiente, un espectro de RMN-1H en el que los protones metilénicos aparecen como un

singulete ancho. Este singulete se resuelve completamente si el espectro es registrado a

40 ºC, obteniéndose un cuadruplete que presenta una constante de acoplamiento idéntica

a la del triplete correspondiente a los protones metílicos. A medida que disminuye la

temperatura se observa que el singulete disminuye en intensidad y se ensancha hasta

que aparentemente desaparece a –20 ºC. Si realizamos el espectro a –30 ºC, se observa

que comienzan a aparecer dos nuevos singuletes, que corresponden a cada uno de los

protones metilénicos. Estos singuletes van afinándose al continuar disminuyendo la

temperatura. Sin embargo, al llegar a –50 ºC el singulete que aparece sobre 4.30 ppm se

desdobla a su vez en dos siguletes anchos que continúan integrando como un único

protón.

Como puede observarse en la Figura 3.12, la temperatura de coalescencia es 283 K y, de

acuerdo con la ecuación de Eyring,162 el valor de la barrera de rotación es de 60.00 kJ/mol.

Ecuación de Eyring: ∆G≠ = 19.12 Tc (10.32 + log Tc – log kc) kc = [π(∆ν)]/√2 (Ec. 3.1)

Ecuación de Gibbs-Hemholtz: ∆G≠ = ∆H≠ – T ·∆S≠ (Ec. 3.2)

∆G≠ = Energía de activación libre de Gibbs; ∆H≠ = Entalpía de activación; ∆S≠ = Entropía de activación;

Tc = Temperatura de coalescencia; kc = velocidad de intercambio a la temperatura de coalescencia

Si calculamos las constantes de velocidad de intercambio k para cada una de las

temperaturas a las que se registró es espectro y aplicamos la ecuación de Gibbs-

Hemholtz, se puede determinar la entalpía y la entropía de activación, que son,

respectivamente, de 59.85 KJ/mol y –0.63 KJ/mol.


3.23.43.63.84.04.24.44.6

T= 313 K

T= 303 K

T= 293 K

T= 283 K

T= 273 K

T= 263 K

T= 253 K

T= 243 K

T= 233 K

T= 223 K

T= 213 K

T= 203 K

T= 193 K

Figura 3.12: Espectros de RMN-1H del aducto 312 registrados entre –80 ºC y 40 ºC

Asimismo, se realizó el estudio de las propiedades electroquímicas del aducto 312

mediante voltametría cíclica. Para ello, se utilizó una concentración molar de 5·10-4 M

de 312 en diclorometano a 20 ºC. Se utilizó como electrolito soporte Bu4NPF6 en

concentración aproximada 0.1 M, como electrodo de trabajo el de bola de platino, como

electrodo auxiliar un hilo de platino y como electrodo de referencia el de calomelanos

saturado.


que el proceso era irreversible. Se observa que existe una transferencia electrónica en la

que aparentemente está implicado un número de electrones distinto en la oxidación y en

la reducción, de acuerdo con la intensidad de las ondas correspondientes a ambos

procesos, aunque no se ha usado ni la técnica del electrodo rotatorio ni la columbimetría

para determinar el número de electrones implicados. En la figura 3.14 se representa el

voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto 312. Como puede observarse,


el potencial de pico en la onda oxidativa aparece a 1.45 V (Epox = 1.45 V) y el potencial

de pico de la onda en las reducciones aparece a –1.10 V (Epred = -1.10 V).

Figura 3.14: Voltamograma del pentaciclo 312 registrado en diclorometano a temperatura ambiente

2.1.5. Síntesis y reacciones de cicloadición de tiazinas, con cadenas largas sobre el

nitrógeno, y acetilenos activados

N

R

DABCO

S

N

S

SS

S

R SSEES2Cl2

La generalización a otros sistemas tiazínicos de las reacciones antes descritas puede

permitir la obtención de estructuras con diversas funciones, susceptibles de sufrir

posteriores transformaciones. Con esta idea, y a la vista de los resultados obtenidos

mediante las reacciones de cicloadición de la tiazina 161 con acetilendicarboxilato de

dimetilo y con dibenzoilacetileno, nos planteamos obtener nuevas estructuras de tipo

tetratiafulvaleno extendido con otros derivados tiazínicos, y también nuevas estructuras

pentacíclicas altamente ramificadas.

Actualmente, el interés de los heterociclos con capacidad para formar complejos

conductores se ha extendido hacia la formación de películas de Langmuir-Blodgett, que

tienen un gran interés industrial para la formación de conductores anisotrópicos.31

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC S

S

COPh

PhOC

S

S

PhOC

COPh

312


Por ello, nos propusimos sintetizar heterociclos que contuvieran cadenas

hidrocarbonadas largas que podrían ser anclados sobre una superficie metálica y ser

usados, de este modo, en la preparación de películas de Langmuir-Blodgett. Debido a la

gran cantidad de átomos de azufre, con grandes nubes electrónicas fácilmente

polarizables, en el sistema heterocíclico, estos compuestos podrían tener la aplicación

antes mencionada.

Como ya se explicó en la introducción de esta memoria, la reacción de formación de

bisditiolotiazinas y bisditiolopirroles desarrollada en nuestro grupo de investigación

puede aplicarse de forma genérica a diisopropilaminas terciarias. Por ello, decidimos

utilizar la metodología propia de nuestro grupo de investigación111 con

disopropilaminas sustituidas con cadenas hidrocarbonadas largas, tales como el grupo

lauroílo o el estearoílo. Estas aminas terciarias se sintetizaron a partir de

diisopropilamina y el cloruro de ácido correspondiente, a través de la formación de una

amida166 y posterior reducción con hidruro de litio y aluminio (Esquema 3.55).167

HN

R

O

ClN

OR

N

RLiAlH4

+

314 315, R = C11H23

316, R = C17H35

317, R = C11H23

318, R = C17H35

319, R = C11H23

320, R = C17H35

Esquema 3.55

El método empleado para la obtención de los heterociclos fue el mismo que el utilizado

para la tiazina 161,111 empleando N-laurildiisopropilamina o N-estearildiisopropilamina

en lugar de N-etildiisopropilamina. El rendimiento de estas reacciones es muy bajo, 5%

en el caso de 321 y 20% para 322. Esto es debido, en gran medida, a la insolubilidad de

los productos, que hace extremadamente difícil su purificación cromatográfica.

166 Ghosez, L.; George-Koch, I.; Patiny, L.; Houtekie, M.; Bovy, P. “General and Practical Method of

Synthesis of 2-disubstituted-1-chloro- and 1-bromoenamines”. Tetrahedron 1998, 54, 9207-9222. 167 Anderson, J. E.; Casarini, D.; Lunazzi, L. “Stereodynamics of Inversion and Rotation in

Trialkylamines. N,N-Diisopropyl Primary Alkylamines Studied by Dynamic NMR Spectroscopy and Molecular Mechanics Calculations”. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1990, 1791-1796.


N

R

2) Et3N S

N

S

SS

S

R SS1) S2Cl2, DABCO

319, R = C12H25

320, R = C18H37

321, R = C12H25

322, R = C18H37

Esquema 3.56

La difracción de rayos X de monocristal del compuesto 321 (Figura 3.15) reveló un

empaquetamiento molecular en el que las cadenas hidrofóbicas se sitúan juntas

linealmente, y los núcleos heterocíclicos, más polares, se empaquetan cara contra cara

mediante atracciones dipolo-dipolo. El ordenamiento molecular resultante recuerda al

encontrado en la doble capa lipídica de las membranas celulares, así como al de los

cristales líquidos calamíticos (Figura 3.15).

Figura 3.15: Estructura de rayos X y empaquetamiento de la tiazina 321

Los resultados obtenidos en las reacciones realizadas sobre la N-etilbisditiolotiazina 161

aconsejaron usar siempre DMAD para formar los derivados con estructura de tipo TTF

extendido, y DBA para obtener las estructuras pentacíclicas.

Para llegar a obtener el derivado pentacíclico de 321 se necesitó, como en el caso de la

tiazina 161, utilizar dibenzoilacetileno en exceso (20 equivalentes) y calentar durante un

período de tiempo largo (dos horas y media) a reflujo de benceno. Por cromatografía en

capa fina se observó la aparición de un producto único de color amarillo. Este producto


corresponde, de acuerdo con los resultados espectroscópicos, a la adición de cuatro

moléculas de DBA sobre la tiazina 321 inicial, y posee una estructura análoga a la del

pentaciclo 312. Este nuevo derivado 323 se obtuvo como un sólido de color amarillo,

con un rendimiento del 93% (Esquema 3.57).

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C12H25

SS

COPh

PhOC

SS

PhOC

COPh

DBA

321323

C12H25

C6H6, ∆

Esquema 3.57

Una reacción análoga se realizó también sobre la tiazina de cadena más larga 322. La

reacción se llevó a cabo en las mismas condiciones descritas anteriormente, y de esta

forma se obtuvo, en un rendimiento del 55%, el pentaciclo 324, que al igual que en los

casos anteriores es un sólido estable de color amarillo.

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C18H37

SS

COPh

PhOC

SS

PhOC

COPh

DBA

322324

C18H37

C6H6, ∆

Esquema 3.58

Por otra parte, la reacción de la tiazina 322 con dos equivalentes de DMAD, para formar

el diaducto, fue prácticamente instantánea a reflujo de benceno, aunque por precaución

se prolongó el calentamiento durante veinte minutos y se usaron dos equivalentes

exactos del alquino para evitar la formación de otros productos. Tras la purificación

cromatográfica se obtuvo el aducto 325 como un sólido rojizo y estable, con un

rendimiento del 56%. Su estructura fue corroborada mediante las técnicas

espectroscópicas y analíticas habituales.


S

N

S

SS

S

C18H37

S S H3CO2C CO2CH3

S

N

SS

C18H37

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

322 325

2

C6H6, ∆

Esquema 3.59

Pensando en la posibilidad de obtener cicloaductos sobre los que se pudieran introducir

distintos grupos funcionales en la cadena lateral, se decidió preparar también la

estructura tipo TTF extendido, 306, usando como sustrato de cicloadición la tiaziana

186, que contiene un átomo de cloro en la posición terminal. Además, es importante

estudiar el comportamiento del grupo cloruro de alquilo en el cicloaducto formado, ya

que debemos recordar que en la tiazina 186 este cloruro es inerte en reacciones de

sustitución nucleófila (véase la introducción de esta memoria).

S

N

S

SS

S

S SH3CO2C CO2CH3

S

N

SS

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

186 326

Cl Cl

2

C6H6, ∆

Esquema 3.60

Al igual que en los casos anteriores, la tiazina 186 reaccionó con dos equivalentes de

DMAD a reflujo de benceno durante 45 minutos. Tras la purificación cromatográfica se

obtuvo el diaducto 326 en un rendimiento del 68%, como un sólido anaranjado estable.

Para estudiar la reactividad del cloruro de alquilo en el diaducto 326, se hizo un ensayo

cualitativo con yoduro sódico, con el fin de producir la sustitución nucleofílica del

átomo de cloro por yodo. La reacción se siguió por cromatografía en capa fina y se

observó la aparición de un nuevo producto anaranjado de polaridad algo menor que la

del diaducto 326. Esta reacción se hizo a modo de ensayo, a muy pequeña escala, y el

producto no fue aislado ni, por lo tanto, caracterizado, pero hace albergar futuras

esperanzas acerca de la reactividad del átomo de cloro en 326.


Se realizó el estudio de las propiedades electroquímicas de los aductos con estructura

tipo TTF extendido, 307, 308 y 326 mediante voltametría cíclica, con objeto de ver la

influencia de los sustituyentes de los anillos fulvenilo así como de la cadena alquílica

situada sobre el nitrógeno. Se utilizó en todos los casos una concentración molar de

5·10-4 M del aducto correspondiente en diclorometano a 20 ºC. Se utilizó como

electrolito soporte Bu4NPF6 en concentración aproximada 0.1 M, como electrodo de

trabajo el de bola de platino, como electrodo auxiliar un hilo de platino y como

electrodo de referencia el de calomelanos saturado.

Para los tres aductos, los voltamogramas se registraron a diferentes velocidades de

barrido, observándose siempre que los procesos eran irreversibles. Se observa que existe

una transferencia electrónica en la que aparentemente está implicado el doble de

electrones en la reducción que en la oxidación, comparando la intensidad de las ondas

de ambos procesos, aunque no se ha usado ni la técnica del electrodo rotatorio ni la

columbimetría para determinar el número de electrones implicados. En la figura 3.16 se

ha representado el voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto 307. Como

podemos observar, el potencial de pico en la onda oxidativa aparece a 1.38 V

(Epox = 1.38 V) y el potencial de pico de la onda en las reducciones aparece a –1.09 V

(Epred = -1.09 V).

Figura 3.16: Voltamograma del diaducto 307 registrado en diclorometano a temperatura ambiente

S

N

SS

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

307


En la figura 3.17 se observa el voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto

308. En este caso el potencial de pico en la onda oxidativa aparece a 1.42 V


(Epred = -1.01 V).


Por último, la figura 3.18 representa el voltamograma registrado a 100 mV/s para el

compuesto 326. El potencial de pico en la onda oxidativa aparece a 1.43 V


(Epred = -0.98 V).


S

N

SS

S

SS

S

COPh

COPhPhOC

PhOC

308

S

N

SS

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

326

Cl


Como conclusión, podemos decir que los diferentes sustituyentes no modifican

significativamente las propiedades electroquímicas de los derivados tipo TTF,

obteniéndose siempre sistemas irreversibles con Epox comprendidos entre 1.43 y 1.38 V,

y Epred comprendidos entre –1.09 y –0.98 V.

2.1.6. Reacciones de cicloadición de la tiazina 190 con acetilenos activados

S

N

S

S

SS

SS

EE

190

La tiazina 190 contiene dos grupos ditioltiona, susceptibles de sufrir reacciones de

cicloadición análogas a las descritas anteriormente para la monoditioltiona 176 y para

las bisditioltionas 161, 321 y 322. Además, se pensó usar la tiazina 190 en reacciones de

cicloadición, debido a que los cicloaductos que se pueden obtener deberían tener

también estructura angular como 190. Estos nuevos derivados deberían ser más solubles

que 190, característica muy conveniente para facilitar el estudio posterior de sus

posibles aplicaciones. Igualmente, se buscaba obtener moléculas altamente ramificadas

con núcleo heterocíclico diferente al resto de las moléculas ramificadas obtenidas hasta

el momento, 312, 323 y 324.

Se realizó la reacción de cicloadición de la tiazina 190 con acetilendicarboxilato de

dimetilo en benceno a reflujo. Inmediatamente, la disolución cambió bruscamente de

color y tras calentar a reflujo durante quince minutos se observó por cromatografía en

capa fina que el producto de partida había desaparecido y se habían formado tres nuevos

productos, en proporción similar. Se intentó purificar dichos productos, pero se

descompusieron durante el proceso y no pudieron ser caracterizados.


S

N

S

S

SS

SS DMAD

Descomposición

190

Esquema 3.61

A pesar de los resultados obtenidos con DMAD, se decidió volver a intentar la reacción

de cicloadición de la tiazina 190, en este caso con dibenzoilacetileno, esperando obtener

productos más estables que nos permitieran su aislamiento y caracterización.

En primer lugar, la reacción se hizo en las condiciones habituales, es decir, utilizando

cinco equivalentes de alquino y calentando a reflujo de benceno durante 15 minutos. Se

observó, por cromatografía en capa fina, la desaparición de la tiazina original y la

aparición de tres nuevos productos, que fueron separados cromatográficamente. Los dos

primeros productos, 327 y 328, son sólidos marrones que se obtienen con rendimientos

respectivos del 20% y del 30%. El tercer producto, 329, es un sólido de color rojo que

se obtiene con un rendimiento del 15%.

Por espectrometría de masas, el primero de estos productos (327) muestra un ion

molecular de masa 807, que corresponde a la adición de dos moléculas de acetileno. Los

otros dos productos (328 y 329) presentan picos moleculares idénticos, de masa 1041,

compatibles con la adición de tres moléculas de alquino sobre la tiazina inicial. Los

espectros de RMN-1H de 327 y 328 presentan una señal a aproximadamente 11 ppm,

que parece indicar la existencia de una función tioaldehído en estas moléculas. La

presencia de esta función fue corroborada también por los espectros de RMN-13C, en los

que aparece una señal alrededor de 200 ppm, que se asigna a un carbono terciario a

partir de la señal correspondiente en experimentos DEPT. A partir de los datos

espectroscópicos de estos compuestos, así como de las consideraciones del mecanismo

de la reacción, se han asignado a los compuestos 327, 328 y 329 las estructuras

mostradas en el esquema 3.62.


S

N

S

S

SS

SS

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

S

N

SPhOC

PhOC

SS

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

190

DBA

+ +

327 (20%) 328 (30%) 329 (15%)

C6H6, ∆

Esquema 3.62

El diaducto 327 se obtiene a través de dos reacciones 1,3-dipolares, a través de las que

se genera una función tioaldehído. Este compuesto contiene dos heterodienos,

susceptibles de sufrir una posterior reacción de hetero-Diels-Alder con una tercera

molécula de alquino. Así, dependiendo de cuál de estos dos heterodienos participe en

esta última reacción, se obtendrán, respectivamente, los triaductos 328 o 329. El

triaducto 329 ha perdido la función tioaldehído debido a que proviene de la cicloadición

sobre el heterodieno que contiene esta función en 327. Por el contrario, el triaducto 328

la conserva porque se ha generado a través de una cicloadición sobre el heterodieno de

327 que contiene al grupo tiona (Esquema 3.63).


S

N

S

S

SS

SS

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

S

N

SPhOC

PhOC

S

S

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

190

2 DBA

327

328

329

DBA

DBA

Esquema 3.63

A continuación se intentó optimizar las condiciones de reacción para mejorar su

rendimiento, así como para la obtención selectiva de cada uno de los poliheterociclos

327-329. Así, la utilización de dos equivalente de DBA conduce a la formación

selectiva de 327, mientras que si se usan tres equivalentes de DBA se obtiene una

mezcla de los triaductos 328 y 329. Por otra parte, si se utiliza exceso de DBA y

condiciones de reacción más enérgicas, se obtiene un nuevo derivado pentacíclico 330.

S

N

S

S

SS

SS

S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

190 330

DBA

Esquema 3.64

Las condiciones óptimas de reacción y los rendimientos obtenidos se resumen en la

tabla 3.10.


Equivalentes DBA Condiciones de reacción Productos obtenidos (rendimiento)

2 20 minutos a t. ambiente 327 (36%)

3 45 minutos a t. ambiente 328 (40%) y 329 (20%)

10 60 minutos a reflujo en benceno 330 (68%)

Tabla 3.10: Condiciones de reacción y productos obtenidos en los diferentes ensayos de reacción de la

tiazina 190 con DBA

Los tioaldehídos 327 y 328 son moléculas muy reactivas y se descomponen a

temperatura ambiente en pocos días, pero son bastante estables si se conservan bajo

nitrógeno a -18 ºC. Son también muy inestables en disolución. La reactividad de estas

moléculas podría aprovecharse precisamente para realizar posteriores modificaciones a

las estructuras obtenidas, con el fin de preparar productos más complejos. La química

de estos tioaldehídos queda pues abierta a posteriores investigaciones. El tetraciclo 329,

en cambio, es más estable a temperatura ambiente, no observándose, en este sentido,

gran diferencia con el resto de los cicloaductos obtenidos a partir de otras ditioltionas.

Al igual que el resto de los sistemas pentacíclicos obtenidos hasta el momento, 330 es

un sólido de color amarillo y presenta una gran estabilidad.

2.1.7. Estudio de la reactividad de la ditiolopirroltiona 182 frente a acetilenos activados

N

SSS

S

OS

182

EE

A continuación, se expondrá el estudio realizado con los heterociclos que tienen un

núcleo central pirrólico, los bisditiolopirroles 181 y 182, en reacciones de cicloadición

frente a acetilenos activados. Los alquinos elegidos son los mismos que se han

empleado en el estudio realizado previamente con las tiazinas, es decir, DMAD, DCA y

DBA. Se expondrá en primer lugar del estudio de la reactividad de la ditiolopirroltiona

182.


En principio, debe esperarse que la reactividad del sistema ditiolopirroltiona 182 sea

sustancialmente menor que la de la tiazina análoga 176, ya que la adición de una

molécula de acetileno provoca una pérdida de aromaticidad del anillo central y, por lo

tanto, juega en contra de la termodinámica del proceso. Efectivamente, la reacción de

cicloadición de 182 con alquinos activados requiere condiciones de reacción más

enérgicas que las empleadas con la tiazina 176. Sin embargo, paradójicamente, la

pirroloditioltiona siempre adiciona dos moléculas del reactivo de cicloadición.

N

SSS

S

OS

182

EE

N

SS

O

SE

E

331, E = CO2CH3

SS

EE

332, E = CN

333, E = COPh

Esquema 3.65

La tabla 3.11 resume las condiciones de reacción y los productos obtenidos a partir del

pirrol 182 y los diversos dipolarófilos sometidos a estudio.

Acetileno empleado Condiciones de reacción Producto obtenido (rendimiento)

DMAD 2 horas a reflujo en tolueno 331 (65%)

DCA 2 horas a reflujo en benceno 332 (38%)

DBA 15 minutos a reflujo en benceno 333 (73%)

Tabla 3.11: Condiciones de reacción y productos obtenidos con 182 y los acetilenos DMAD, DCA y DBA

Los aductos obtenidos, 331, 332, y 333, son sólidos de color amarillo. Los productos de

adición de DMAD (331) y DBA (333) son, además, sólidos estables; sin embargo, 332

se descompone lentamente a temperatura ambiente. Esta inestabilidad puede explicar el

bajo rendimiento obtenido en este caso.


El hecho de que siempre se adicionen dos moléculas de acetileno es probablemente

debido a que, al producirse la primera cicloadición, la previsible inestabilidad del

monoaducto no aromático 334 motiva que se adicione a éste una segunda molécula de

acetileno, con lo que se recupera la aromaticidad del sistema. De hecho, en ningún caso

se han podido llegar a aislar monoaductos ya que, cuando se forman, evolucionan

rápidamente mediante una segunda reacción de cicloadición, que lleva a la restauración

del anillo aromático de pirrol (Esquema 3.66).

N

S

SS

S

OS E

E

N

S

S

O

S

S

SE

E

E

E

182 334 335

N

S

SS

EE

E

E

SS

O

Esquema 3.66

Por el contrario, como ya se ha explicado, las estructuras análogas a 334 con un anillo

central de tiazina pueden aislarse como productos estables, aunque en algunos casos son

también bastante reactivas frente a dipolarófilos. Dos ejemplos de 1,4-tiazinas de

estructura relacionada son 283 y 309, descritos anteriormente. Las diferencias

estructurales, en este caso, se traducen en diferencias de reactividad, no de estabilidad,

ya que, en el cálculo energético de cada uno de los modelos moleculares de los

monoaductos con núcleo tiazínico y pirrólico, no se aprecian diferencias

suficientemente grandes que impidan la existencia de ninguna de ellas.

Las estructuras 283, 309 y 334 participan en reacciones de cicloadición de hetero-Diels-

Alder frente a filodienos activados por los grupos atractores de electrones. En todos los

casos el sistema heterodiénico consiste en una tiona α,β-insaturada muy rica en

electrones, ya que está sustituida por dos átomos de azufre en la posición 4 y un

nitrógeno en la posición 3. La cicloadición estará, en todos los casos, conducida por el

orbital HOMO del heterodieno y el LUMO del dienófilo. Puesto que, los filodienos son

los mismos, las diferencias que dan lugar a distinta reactividad deberán encontrarse en


los orbitales HOMO de los heterodienos. Se han calculado los orbitales HOMO de las

conformaciones de mínima energía de 283, 309 y 334, mediante modelos simplificados

(sin sustituyentes en los anillos de ditiolano y de dihidrotiano), 283s, 309s y 334s, y la

distribución de la densidad electrónica en cada uno de estos orbitales se muestra en la

figura 3.19.168 De la comparación de las tres representaciones se aprecia que el orbital

HOMO de 334s concentra la mayor parte de la densidad electrónica en las posiciones

1 y 4 del heterodieno, que son justamente las posiciones más reactivas frente al orbital

LUMO del filodieno. En cambio, los orbitales HOMO de 283 y 309 concentran la

mayor densidad electrónica en la agrupación S-C=S, desviando parte de la densidad

electrónica fuera del sistema diénico, y empobreciendo mucho la posición 4 del dieno.

Esto explica que el intermedio correspondiente a 334 sea mucho más reactivo frente a

filodienos que los compuestos 283 y 309, que son por ello aislables.

S

N

S

S

S

SS

S

H

H

H

H

HH

N

SS S

S

SO

H

H

S

N

S

S

S

H

H

S

S

O

309s 334s 283s

Figura 3.19: Representación de la densidad electrónica de los orbitales HOMO de modelos simplificados

de los heterociclos 309s, 334s y 283s como el cuadrado de la función de onda

168 Se usó para ello el programa HyperChem . Se utilizó el método semiempírico PM3 y la condición

restringida de Hartree-Fock (RFH).


2.1.8. Estudio de la reactividad del bisditiolopirrol 181 frente a acetilenos activados

N

SSS

S

SS

181

EE

El comportamiento del bisditiolopirrol 181 es totalmente análogo al del

monoditiolopirrol 182. Así, el producto que se obtiene tras la reacción de cicloadición

con acetilenos es el que corresponde a la adición de cuatro moléculas de dipolarófilo

sobre el ditiolopirrol 181, tal como se muestra en el esquema 3.67.

N

SSS

S

SS

181 336, E = CO2CH3

EE

337, E = COPh

N

SS

SSS

S

E

EEE

E

EE

E

4

∆

Esquema 3.67

La tabla 3.12 resume las condiciones de reacción y los productos obtenidos entre el

pirrol 181 y los diversos acetilenos sometidos a estudio.

Acetileno empleado Condiciones de reacción Producto obtenido (rendimiento)

DMAD 3 horas a reflujo en tolueno 336 (61%)

DBA 15 minutos a reflujo en benceno 337 (38%)

DCA 30 minutos a reflujo en benceno Descomposición

Tabla 3.12: Condiciones de reacción y productos obtenidos con 181 y los acetilenos DMAD y DBA.

Los aductos 336 y 337 son sólidos estables de color amarillo. En el caso de la reacción

de cicloadición con dicianoacetileno, el producto que se obtiene resultó ser muy

inestable y no se llegó a aislar.


Como puede observarse, no se encuentra diferencia de reactividad con relación a las

reacciones de cicloadición de los ditiolopirroles 181 y 182 con DMAD y DBA,

obteniéndose siempre el producto que corresponde a la adición de dos moléculas de

alquino por cada grupo tiona.

Se supone que la reacción comienza mediante una cicloadición del dipolarófilo sobre

uno de los grupos ditioltiona, para dar lugar al intermedio 338. Esta tiona intermedia

posee un sistema heterodiénico capaz de dar lugar a una reacción de hetero-Diels-Alder.

Si se repiten estas reacciones sobre la otra ditioltiona, se obtiene el producto de adición

de cuatro moléculas de alquino, 341 (Esquema 3.68).

N

S

SS

S

SS E

E

N

S

S

S

S

S

SE

E

E

E

E

E

N

S

S

S

E

E

S

SS

EE

E

E

E

E

N

S

SS

EE

E

E

S

SS

E

E

E

E

181 338 339

340341

N

S

SS

EE

E

E

SS

S

Esquema 3.68

En ningún caso hemos sido capaces de detectar ninguno de los intermedios, de lo que se

deduce que, en este caso, la reacción más lenta es la cicloadición 1,3-dipolar inicial, y

los intermedios no aromáticos se transforman rápidamente, mediante reacciones de

Diels-Alder, en el producto aromático final.


Una vez realizado el estudio de la reactividad de las diferentes tiazinas y pirroles frente

a reacciones de cicloadición con los acetilenos activados elegidos, se decidió sintetizar

nuevos acetilenos buscando introducir grupos que fueran útiles para una posible

aplicación de los aductos obtenidos como nuevos materiales. Concretamente se buscaba

introducir precursores con reactividad posterior a la cicloadición, así como grupos

susceptibles de modificar las propiedades electroquímicas de los aductos.

2.1.9. Cicloadiciones con acetilenos activados por grupos aldehído

S

N

S

SS

S

O S

CHOOHC+

176

En primer lugar, se decidió introducir el grupo aldehído en nuestros heterociclos con el

fin de poder obtener estructuras de mayor complejidad. Esto podría llevarse a cabo

mediante reacciones de cicloadición con alquinos que contuvieran esta función. El

grupo aldehído es un grupo que activa fuertemente el filodieno y además, es muy

reactivo. Así, los aductos obtenidos contendrían al menos un grupo aldehído,

susceptible de sufrir reacciones con nucleófilos, y de esta forma obtener estructuras más

complejas.

Un ejemplo de posible utilización de la reactividad de grupos aldehido en la obtención

de nuevos materiales es la producción de radicales estables. Un radical estable utilizado

frecuentemente en los materiales orgánicos magnéticos es el óxido de imidazol 344.

Este heterociclo puede obtenerse fácilmente a partir de un grupo aldehído, por reacción

con tetrametiletilendihidroxilamina (343) y posterior oxidación (Esquema 3.69).169 En

la actualidad existe un gran interés en la fabricación de “imanes moleculares”. Por ello,

nos planteamos obtener heterociclos funcionalizados que pudieran ser transformados en

radicales estables de utilidad para la construcción de materiales magnéticos.

169 Kalai, T.; Jeko, J.; Szabo, L.; Parkanyi, L.; Hideg, K. “Synthesis and reactions of new nitronyl

nitroxides”. Synthesis 1997, 1049-1055.


R CHO

NHOHHOHN

R

N

N

O

O

1)

2) PbO2

343

344342

Esquema 3.69

En primer lugar optamos por introducir un único aldehído. Por ello, se eligieron para

realizar las reacciones de cicloadición los alquinos 345 y 346, que contienen la función

aldehído protegida en forma de acetal, además de un segundo grupo atractor de

electrones. Los alquinos muy pobres en electrones tienen gran tendencia a polimerizar y

por ello es preferible desproteger el aldehído in situ, o después de haber realizado la

cicloadición.

CN

EtO

EtO

CO2Me

MeO

MeO

345 346

El propargilnitrilo 345 fue preparado, de acuerdo con el método propuesto por Murray y

Zweifel, en dos etapas de reacción.170 En primer lugar, se obtiene el cianato de fenilo

(348) y a continuación se hace reaccionar éste con el anión 349 para dar lugar al alquino

345 (Esquema 3.70)

OH BrCN Et3N O

CN

Et3N·HBr

EtO

EtO

O

CN EtO

EtO

CN

+ + +

+

348

348 345

347

349

Esquema 3.70

170 Murray, R. E.; Zweifel, G. “Preparation of phenyl cyanate and its utilization for the synthesis of

α,β-unsaturated nitriles”. Synthesis 1980, 150-151.


El acetal 346 se sintetizó de acuerdo con Gorgues y colaboradores, por tratamiento de

propiolato de metilo con ortoformiato de trimetilo en presencia, de yoduro de zinc

(Esquema 3.71).171

H CO2Me MeO

OMe

OMe

H

ZnI2

CO2Me

MeO

MeO

+

350 351 346

Esquema 3.71

Con ambos acetales, la reacción de cicloadición con la monoditioltiona 176 requería

condiciones muy drásticas, como calentar a reflujo en ácido fórmico para desproteger el

aldehído, con lo que se producía parcialmente tanto la extrusión de azufre en la tiazina

176 como la descomposición del reactivo de cicloadición. Tanto en el caso de 345 como

en el de 346, al realizar la reacción de cicloadición con la monoditioltiona 176 se

obtuvieron productos que no pudieron ser caracterizados, pues se descomponían durante

el proceso de purificación, o rápidamente tras haber sido purificados.

S

N

S

SS

S

O S

CN

EtO

EtO

HCO2H+

345

Descomposición

176

Esquema 3.72

CO2Me

EtO

EtO

346

S

N

S

SS

S

O S

+

176

HCO2HDescomposición

Esquema 3.73

A la vista de los resultados obtenidos se descartaron estos acetilenos y se pensó en

introducir dos grupos aldehído sobre las ditioltionas, utilizando para ello acetilenos

171 Gorgues, A.; Simon, A.; Le Coq, A.; Hercouet, A.; Corre, F. “Versatilité de réactivité de l’acétylène

dicarbaldéhyde et des aldéhydes α-acétyléniques à l’égard des diènes conjugués cycliques et hétérocycliques en milieu acide”. Tetrahedron 1986, 42, 351-370.


simétricos. Se decidió utilizar simultáneamente dos tipos de acetilenos activados

mediante grupos aldehído; por un lado, el acetilendicarbaldehído (352), que, de acuerdo

con la bibliografía existente, ya había sido ensayado en reacciones de cicloadición con

ditioltionas172 y, por otro lado, un alquino activado con grupos aldehído unidos al triple

enlace mediante grupos espaciadores, como por ejemplo, el grupo furoílo.

Se discutirá a continuación el estudio realizado con el acetilendicarbaldehído (352) y la

ditioltiona 176.

El acetilendicarbaldehído (352) es un compuesto muy interesante para la síntesis de

precursores de nuevos materiales, como por ejemplo el dirradical 353 (Esquema 3.74).

NHOHHOHN

OHC CHO

N

N

O

O

N

N

O

O

1)

2) PbO2

343

352 353

Esquema 3.74

Dado que el acetilendicarbaldehído (352) es muy reactivo, difícilmente aislable y muy

inestable,173 se decidió realizar la cicloadición con una de las dos funciones aldehído

protegida, por lo que se sintetizó el monoacetal dietílico del acetilendicarbaldehído

(356). Para ello el alquino 354, un reactivo comercial estable, se transformó en el

172 Frère, P.; Belyasmine, A.; Gouriou, Y.; Jubault, M.; Gorgues, A.; Duguay, G.; Wood, S.; Reynolds,

C. D.; Bryce, M. R. “4,5-Diformyl-1,3-dithiol-2-ylidene substituted ethanals or ethanones and vinylogs of tetraformyltetrathiafulvalene from acetylenedicarbaldehyde and 3-thioxo-1,2-dithioles”. Bull. Soc. Chim. Fr. 1995, 132, 975-984.

173 Gorgues, A.; Stephan, D.; Belyasmine, A.; Khanous, A.; Le Coq, A. “Acétylènedicarbaldéhyde: Isolement et diénophilie exclusive en milieu neutre”. Tetrahedron 1990, 46, 2817-2826.


alcohol 355 por tratamiento sucesivo con butillitio y formaldehído.174 Este alcohol fue

posteriormente oxidado con óxido de manganeso para dar lugar a 356.175

H

O

O

BuLi

CH2O

CH2OH

O

O

MnO2

CHO

O

O

354 356355

Esquema 3.74

Para evitar la descomposición del reactivo se buscaron condiciones de reacción suaves,

y para compensar la menor activación del acetileno se pensó de nuevo en utilizar ácidos

de Lewis, cuyos usos en reacciones de cicloadición son bien conocidos.176 En vista de

los buenos resultados obtenidos con el triflato de escandio en las reacciones con las

cloraminas, se decidió usar este ácido de Lewis para catalizar la reacción de

cicloadición 1,3-dipolar, y de esta forma evitar calentar a temperatura elevada.

La reacción se realizó en diclorometano entre la tiazina 176 y el monoacetal dietílico del

acetilendicarbaldehído (356) y se usó una concentración molar de triflato de escandio

del 50%. La reacción sucede de forma prácticamente instantánea a temperatura

ambiente en diclorometano. Tras la purificación se obtuvo el aducto 357 como un sólido

rojo que es una mezcla de los isómeros Z y E.

CHO

O

OS

N

S

SS

S

O S

S

N

S

S

O

S

S

SCHO

CH(OEt)2

356

+

357 (Z + E)176

Sc(OTf)3

CH2Cl2

Esquema 3.76

174 Raffin, C.; Bernard, D.; Fournet, G.; Gore, J.; Chantepie, J.; Quash, G. “Synthèse de composés

acétyléniques α−α’-difuntionnels utilisables dans l’inhibition sélective de la croissance de cellules transformées”. J. Chem. Res. Miniprint 1995, 152-172.

175 Macrides, T. A.; Thaller, V. “Natural Acetylenes. Part 55. Acetylenic Aldehydes. Synthesis and Hydrate, Hemiacetal, and Oxime Formation”. J. Chem. Res. Miniprint 1981, 2001-2016.

176 Santelli, M.; Pons, J. M. en “Lewis acids and selectivity in organic síntesis” de la serie “New directions in organic and biological chemistry”. Editor Rees, C. W. CRC Press. Florida. 1996.


A continuación se realizó la desprotección del acetal presente en el aducto 357. Esta

desprotección se realiza calentando en ácido fórmico a 60 ºC durante media hora y es

cuantitativa. Tras la purificación se obtuvo un único producto 358 sólido, de color rojo,

estable. El rendimiento global de estas dos reacciones fue del 83%.

S

N

S

S

O

S

S

S

CHO

CH(OEt)2

357 (Z + E)

HCO2H

S

N

S

S

O

S

S

S

CHO

CHO

358

Esquema 3.77

Se pensó obtener un nuevo derivado heterocíclico de tipo pirazina a partir del aducto

358, mediante reacción con hidrazina, una reacción clásica de los 1,3-ditiol-4,5-

carbaldehídos.172 Sin embargo, tras añadir la hidrazina sólo se observó la

descomposición del aducto 358, con lo que no pudimos obtener los derivados deseados.

S

N

S

S

O

S

S

SCHO

CHO

358

N2H4·H2O

Descomposición

Esquema 3.78

El aducto 358 tiene dos aldehídos y por lo tanto, es un sustrato adecuado para obtener

un derivado que contenga dos radicales libres mediante tratamiento con la

tetrametilendihidroxilamina (343), y posterior oxidación (Esquema 3.79). Esta reacción

será estudiada en un futuro próximo como continuación del tema de trabajo.


NHOHHOHN

N

N

O

O

1)

2) PbO2

337

359

S

N

S

S

O

S

S

S

NNO O

S

N

S

S

O

S

S

S

CHO

CHO

358

Esquema 3.79

Por otro lado, y simultáneamente, se pensó que sería también conveniente sintetizar un

acetileno simétrico que tuviera la función aldehído separada del triple enlace mediante

un grupo espaciador. El acetileno elegido fue de tipo acilo, como el DBA, y contendría

dos grupos furoílo sustituidos con sendos grupos aldehído (361). Este alquino podría ser

obtenido a partir del reactivo comercial 5-(hidroximetil)-2-furfural (360), de acuerdo

con el siguiente planteamiento retrosintético.

O O

O

CHO

O

OHC

HO OH

O O

HO OH

O

TBDMSO

CHO2 +

361 362 364363

Esquema 3.80

Los dos anillos de furano se introdujeron secuencialmente sobre el alquino. Así, se hizo

reaccionar bromuro de etinilmagnesio con una primera molécula de furfural, que

contiene en la posición 5 un grupo hidroximetil protegido. Posteriormente, se formó el

acetiluro de litio sobre la posición libre del alquino monofuncionalizado (365) así

obtenido, y se hizo reaccionar éste con una segunda molécula del hidroximetilfurfural

protegido.

La ruta sintética detallada se describe en el esquema 3.81.


HO

O

TBDMSO

OH

O

OSMDBT

O

O

TBDMSO

O

O

OSMDBT

AcOH1) BuLi

2) 363

367366

O

O

HO

O

O

OH

O

O

CHO

O

O

OHC

368 361

[O]

BAIB

TEMPO

O

HOCHO

TBDMSCl

O

TBDMSOCHO

MgBr

HO

O

TBDMSO360 363 365

THF-H2O

Esquema 3.81

En primer lugar se realizó la protección del grupo hidroxilo del 5-hidroximetilfurfural

de partida, 360, con cloruro de terc-butildimetilsililo.177 La adición de bromuro de

etinilmagnesio da lugar al alcohol propargílico 365. Este alcohol propargílico 365 se

trata con dos equivalentes de butillitio, y el anión formado se hace reaccionar con una

nueva molécula del furaldehído protegido 363, dando lugar al diol 366. Este diol se

oxida, a la correspondiente dicetona con bisacetoxiiodobenceno (BAIB) y

2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oxilo (TEMPO).178 El intento de desprotección de los

sililéteres con fluoruro de tetrabutilamonio produjo instantáneamente la descomposición

de 367. Sin embargo, afortunadamente, el uso de ácido acético-THF-agua en proporción

3:1:1179 permitió obtener el diol 368 con un buen rendimiento, en unas condiciones de

reacción muy suaves.

177 McNelis, B.J.; Sternbach, D. D.; Macphail, A. T. “Synthetic and Kinetic-Studies of Substituent

Effects in the Furan Intramolecular Diels-Alder Reaction”. Tetrahedron 1994, 50, 6767-6782. 178 DeMico, A.; Margarite, R.; Parlati, L.; Vescovi, A.; Pancatelli, G. “A versatile and highly selective

hypervalent iodine (III)/ 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidenyloxyl-mediated oxidation of alcohols to carbonyl compounds”. J. Org. Chem. 1997, 62, 6974-6977.

179 Corey, E. J.; Venkateswarlu, A. “Protection of hydroxyl groups as tert-butyl-dimethylsilyl derivates”. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190-6191.


A continuación, se intentó realizar la oxidación del diol 368 para obtener el dialdehído

361, pero no se encontró ningún método que condujera al producto deseado. Los

agentes oxidantes ensayados fueron el óxido de manganeso, BAIB/TEMPO,

Magtrieve®,180 y N-óxido de N-metilmorfolina/perrutenato de tetrapropilamonio.181 Con

todos estos reactivos, en diversas condiciones de reacción, sólo se obtuvo la

descomposición del diol 368, no pudiéndose llegar a obtener el aldehído deseado. Se

pensó, por ello, llevar a cabo la oxidación tras realizar la reacción de cicloadición con la

monoditioltiona 176.

La reacción de cicloadición se realizó en diclorometano a temperatura ambiente, con

catálisis de triflato de escandio en una concentración molar del 50%. Se obtuvo de esta

manera un nuevo monoaducto 369 como un sólido estable de color rojo, en un

rendimiento del 84% (Esquema 3.82).

S

N

S

SS

S

SO

OO

OO

HO OH S

N

S

S

S

O

S

S O

O

OO

OH

HO

Sc(OTf)3

176

+

368 369

CH2Cl2

Esquema 3.82

Se intentó entonces oxidar el aducto 369 con los mismos métodos que los usados para el

diol 368, pero sólo se pudo constatar la descomposición prácticamente inmediata de 369

en todos los casos estudiados.

Con este sustrato no se ha podido conseguir la función aldehído deseada y, por lo tanto,

no han podido introducirse radicales estables, pero se ha llegado a introducir la función

180 Lee, R. A.; Donald, D. S. “MagtrieveTM and efficient, magnetically retrievable and recyclable

oxidant”. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3857-3860. 181 Ley, S. V.; Norman, J.; Grifffith, W. P.; Marsden, S. P. “Tetrapropylammonium Perruthenate,

Pr4N+RuO4

-, TPAP: A Catalytic Oxidant for Organic Synthesis”. Synthesis 1994, 639-666.


alcohol, sobre la cual se pueden realizar también otras transformaciones posteriores. La

investigación en este sentido está en curso de realización.

2.1.10. Cicloadiciones con acetilenos activados por grupos ferrocenilo

S

N

S

SS

S

SX

161, X = S

176, X = 0

Fe

O O

FeR

R

+

Es sobradamente conocida la utilidad de los compuestos organometálicos en la

preparación de nuevos materiales.182 Los metales de transición tienen una serie de

características que permiten modificar las propiedades de las moléculas orgánicas a las

que se unen.

En nuestro grupo teníamos un gran interés en introducir grupos que pudieran modificar

las propiedades electroquímicas de las ditioltionas. El grupo elegido fue el ferroceno,

que es ampliamente utilizado en la ciencia de materiales ya que, además de modificar

las propiedades electroquímicas, puede formar complejos de transferencia de carga,

participar en la formación de radicales estables o formar parte de cristales líquidos

termotrópicos.183 Además, la utilización de ferrocenos con quiralidad planar es una

excelente vía para introducir quiralidad en la molécula.

Las reacciones con ferrocenos se realizaron en el laboratorio del Profesor Olivier Riant,

en la Université de Paris-Sud. Se han usado ferrocenos aquirales y también ferrocenos

quirales, con el fin de estudiar el efecto sobre los confórmeros posibles de la tiazina

176, que recordemos presenta asimetría en el nitrógeno.

En primer lugar el estudio se llevó a cabo con acetilenos activados únicamente

en una parte del triple enlace. Los acetilenos de este tipo elegidos fueron

182 Miller, J. S. “Organometallic- and Organic-based Magnets: New Chemistry and New Materials for

the New Millenium”. Inorg. Chem. 2000, 39, 4392-4408. 183 Ferrocenes: Homogeneous Catalysis, Organic Synthesis, Materials Science. Editores: Togni, A.;

Hayashi, T. VCH and John Wiley & Sons, Weinheim and New York. 1995.


1-ferrocenil-2-propin-1-ona (370), (R)-1-[α-(p-metoxifenil)ferrocenil]2-propin-1-ona

(371) y 1-[(S)-α-(trimetilsilil)ferrocenil]-2-propin-1-ona (372).

H

O

Fe

370

Fe

372

TMS

O

H

371

Fep-MeOC6H4

O

H

Se utilizó en primer lugar el ferroceno no quiral 370, que se preparó en dos etapas. En la

primera se hizo reaccionar el ferrocencabaldehído comercial (373) con bromuro de

etinilmagnesio, para obtener de esta forma el alcohol propargílico 374. En la segunda

etapa, 374 es oxidado con óxido de manganeso para dar lugar al correspondiente

ferrocenilacetileno 370.

BrMg H

Fe

CHOMnO2

Fe

HO

H

Fe

O

H

373 374 370

85% 92%

Esquema 3.83

Este método es muy sencillo y permite obtener el acetileno 370 en buen rendimiento.

Existen precedentes en la bibliografía de la obtención de 374 y 370, aunque los métodos

de obtención son experimentalmente más difíciles y los rendimientos son menores.184

Los primeros ensayos para llevar a cabo la reacción de cicloadición de la tiazina 176

con el acetileno 370 se realizaron en condiciones térmicas. Tras seis horas de reacción a

reflujo de benceno, la reacción de cicloadición no fue completa, y se observó la

formación de dos productos, uno que correspondía al producto de cicloadición de la

184 (a) Schloegl, K.; Mohar, A. “Über Ferrocen-acetylene, 2. Mitt.: Darstellung und Reaktionen von

Ferrocenyl-alkinen und -alkinyl-ketonen (11. Mitt. über Ferrocenderivate)”. Monatsh. Chem. 1962, 93, 861-876. (b) Schloegl, K.; Steyrer, W. “Ferrocen-acetylene, 5. Mitt.: Eine allgemeine Methode zur Darstellung von Ferrocenyl-acetylenen und -allenen aus Acylferrocenen”. Monatsh. Chem. 1965, 96, 1520-1535. (c) Akiyama, T.; Hattori, T.; Ito, K.; Uryu, T.; Kajitani, M.; Sugimori, A. “Formation of Ethynyl Metallocenyl Ketone from 1,1,1-Trichloro-3-alkoxy-3-metallocenylpropane”. Chem. Lett. 1980, 361-364.


monoditioltiona 176 con el alquino 370, y otro que resultó ser el monoditiolopirrol 182,

que aparecía como consecuencia de la extrusión de azufre del anillo central de la tiazina

de partida.

Se probó entonces realizar esta misma reacción con catálisis de triflato de escandio.

Se usó una concentración molar de triflato de escandio del 50%, y la reacción se hizo en

diclorometano a temperatura ambiente. La reacción resultó ser prácticamente

instantánea, aunque se mantuvo la agitación durante 15 minutos para asegurar que la

reacción se completara.

S

N

S

SS

S

S

+

176

Sc(OTf)3

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O Fe

S

N

SS

S

S

S H

O

O

+

O

Fe

O

H

CH2Cl2

370 (E)-375 (Z)-375

Esquema 3.84

En estas condiciones se obtuvo el cicloaducto 375, mezcla de los correspondientes

isómeros Z y E, como un sólido rojo en un rendimiento del 91%.

De esta forma hemos introducido, de forma sencilla, un centro activo redox adicional

sobre la ditioltiona 176, que sin duda es capaz de modificar las propiedades

electroquímicas del sistema.

A continuación se sintetizaron los acetilenos quirales 371 y 372. Estos acetilenos son

especialmente útiles, pues además de permitir modificar las propiedades

electroquímicas de la tiazina 176 original, nos permiten introducir un segundo centro

quiral en la molécula.

Los ferrocenilacetilenos quirales se prepararon con la misma metodología que la

empleada para sintetizar el acetileno no quiral 370 (Esquema 3.85). Los aldehídos


quirales de partida, 376 y 377, fueron sintetizados previamente en el grupo del profesor

Riant.185

BrMg H

Fe R

CHO

376, R = p-MeOC6H4

377, R = TMS378, R = p-MeOC6H4 (88%)

379, R = TMS (92%)

MnO2

371, R = p-MeOC6H4 (88%)

372, R = TMS (95%)

Fe R

HO

H

Fe R

O

H

Esquema 3.85

Las reacciones de cicloadición de la tiazina 176 y los acetilenos 371 y 372 se realizaron

usando condiciones análogas a las descritas para la reacción con el acetileno no quiral

370 (Esquema 3.86).

S

N

S

SS

S

S

+

176

Sc(OTf)3

371, R = p-C6H4OMe

372, R = TMS

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

RO

S

N

SS

S

S

S H

O

O

+

(E)-380, R = p-C6H4OMe

(E)-381, R = TMS

(Z)-380, R = p-C6H4OMe

(Z)-381, R = TMS

O

Fe R

O

H

CH2Cl2

R

Esquema 3.86

La tabla 3.13 recoge los productos obtenidos de la cicloadición de la tiazina 176 con los

distintos ferrocenilacetilenos, así como los rendimientos con los que se han obtenido.

Acetileno Producto obtenido (Rendimiento)

364 375 (91%)

365 380 (87%)

366 381 (85%)

Tabla 3.13: Productos obtenidos entre los acetilenos 370, 371 y 372 y la tiazina 176

Todos estos cicloaductos son sólidos de color rojo muy estables.

185 Riant, O.; Samuel, O.; Flessner, T.; Taudien, S.; Kagan, H. B. “An Efficient Asymmetric Synthesis

of 2-Substituted Ferrocenecarboxaldehydes”. J. Org. Chem. 1997, 62, 6733-6745.


En estos compuestos, al igual que en otros heterociclos obtenidos anteriormente, existe

restricción en la inversión del nitrógeno, lo que hace que los productos 380 y 381 se

obtengan como mezcla de dos diastereoisómeros, ya que se ha introducido un ferroceno

quiral en la molécula. Desgraciadamente, no se pudieron separar los diastereoisómeros

de 380 y 381.

Para evitar el problema de la generación de isómeros geométricos, y también para

introducir un mayor número de centros quirales en la molécula que pudieran facilitar la

separación de diastereoisómeros, se prepararon reactivos de cicloadición acetilénicos

sustituidos de forma simétrica. Así, se sintetizaron los diferrocenilacetilenos 382 y 383

en forma ópticamente pura.

Fe Fe

OO

382

Fe

O O

FeR

R

383, R = p-MeOC6H4

De forma análoga a la obtención de los furanos acetilénicos, se sintetizaron las

dicetonas 382 y 383 a partir de los alcoholes propargílicos 374 y 378. Se realizó el

tratamiento de los mismos con butillitio para formar los correspondientes acetiluros, que

se hacen reaccionar con el aldehído correspondiente. De esta forma, se forman los

dioles 384 y 385 con rendimientos moderados (56% y 62%, respectivamente). Estos

dioles fueron oxidados con óxido de manganeso para obtener las dicetonas 382 y 383 en

rendimientos muy buenos (98% y 82%, respectivamente). La síntesis de estos

compuestos se resume en el esquema 3.87.

374, R = H

378, R = p-MeOC6H4

1) BuLi

FeR

CHO

373, R = H

376, R = p-MeOC6H4

2)

MnO2

382, R = H (98%)

383, R = p-MeOC6H4 (82%)

Fe R

HO OH

384, R = H (56%)

385, R = p-MeOC6H4 (62%)

Fe R

HO

H

Fe

R

Fe R

O O

Fe

R

Esquema 3.87


Las dicetonas 382 y 383 se hicieron reaccionar con la tiazina 176 mediante reacciones

de cicloadición. Las reacciones se llevaron a cabo con catálisis de triflato de escandio,

en condiciones análogas a las utilizadas con los acetilenos 370, 371 y 372, es decir, con

una concentración molar del 50% de triflato de escandio en diclorometano, y usando la

cantidad estequiométrica de las dicetonas 382 y 383. La reacción se completó en 15

minutos a temperatura ambiente.

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

R

S

N

S

SS

S

O S

+

Sc(OTf)3

176 386, R = H

387, R = p-C6H4OMe

CH2Cl2

382, R = H (98%)

383, R = p-MeOC6H4 (82%)

Fe R

O O

Fe

R

Fe

R

Esquema 3.88

Al igual que ocurrió en las reacciones con ferrocenilacetilenos quirales

monofuncionalizados 371 y 372, la reacción del diferrocenilacetileno quiral 383 con la

tiazina 176 proporcionó el aducto 387 que fue obtenido como una mezcla inseparable de

diastereoisómeros.

De forma análoga se realizó también la reacción de cicloadición de la bisditioltiona 161

con la dicetona 382, que se completó igualmente en 15 minutos a temperatura ambiente,

proporcionando el aducto 388.

Fe

S

N

S

S

S

O

O

FeS

N

S

SS

S

SS

Fe Fe

OO Sc(OTf)3

382

+

161 388

S

S

S

O

O

Fe

Fe

CH2Cl2

Esquema 3.89

Los resultados obtenidos en estas reacciones de cicloadición se resumen en la

tabla 3.14.


Tiazina Acetileno Producto obtenido (rendimiento)

176 382 386 (97%)

176 383 387 (78%)

161 382 388 (65%)

Tabla 3.14: Productos obtenidos en las reacciones de cicloadición de las dicetonas 382 y 383 con las

tiazinas 176 y 161

Los cicloaductos 386, 387 y 388 son sólidos estables de color rojo.

Se realizó el estudio de las propiedades electroquímicas del aducto 386 mediante

voltametría cíclica. Se utilizó una concentración molar de 5·10-4 M de 386 en

diclorometano a 20 ºC. Se utilizó como electrolito soporte Bu4NPF6 en concentración

aproximada 0.1 M; como electrodo de trabajo, el de bola de platino; como electrodo

auxiliar, un hilo de platino; y como electrodo de referencia, el de calomelanos saturado.


que el proceso era reversible. Se observa que la relación entre la intensidad de la onda

de oxidación y la onda de reducción es constante a las velocidades en las que se ha

realizado el estudio (50 mV/s, 100 mV/s, 200 mV/s y 500 mV/s), así como que la

intensidad es proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad de barrido. En la

figura 3.21 se observa el voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto 386.

Como podemos observar, el potencial de semionda se encuentra a 0.78 V (E0 = 0.78 V).


Figura 3.21: Voltamograma del aducto 386 registrado en diclorometano a temperatura ambiente

De igual modo se realizó el estudio de las propiedades electroquímicas del aducto 388

mediante voltametría cíclica. Se utilizó una concentración molar de 5·10-4 M de 388 en






que el proceso era irreversible. Se observa que al producirse la oxidación se genera una

nueva especie que puede quedarse adherida al electrodo de trabajo y que se despega

totalmente al sufrir la reducción. La intensidad observada en la reducción es tanto

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

386

Fe

Fe

S

N

S

S

S

O

O

Fe

388

S

S

S

O

O

Fe

Fe


mayor cuanto mayor sea el tiempo que mantengamos la especie nueva formada en la

zona de oxidaciones. En la figura 3.22 se observa el voltamograma registrado a

100 mV/s para el compuesto 388. Como podemos observar el potencial de pico de la

onda de oxidación se encuentra a 0.84 V (Epox = 0.84 V).

Estos acetilenos, tanto los activados sólo en una parte del triple enlace, como los que

están activados en ambas partes, permiten introducir de forma muy sencilla en las

ditioltionas de partida, núcleos de ferroceno mediante reacciones de cicloadición. Estos

nuevos dipolarófilos sustituidos con ferrocenos deberían reaccionar fácilmente, no sólo

con ditioltionas, sino también frente a otros reactivos 1,3-dipolares y dienos.

2.1.11. Cicloadiciones con acetilenos activados por grupos tienilo

S

N

S

SS

S

OS

176

OO

S

R

S

R+

A continuación decidimos utilizar grupos tienilo sustituidos con cadenas

hidrocarbonadas largas para modificar también las propiedades electroquímicas de la

tiazina 176. Este tipo de sustratos es comúnmente utilizado para realizar procesos de

electropolimerización. Efectivamente, la electropolimerización de monómeros de

pirroles y tiofenos conduce a una deposición rápida y directa del polímero resultante

sobre la superficie del electrodo. Esta técnica permite el control total de las

características del polímero resultante incluyendo conductividad, permeabilidad,

propiedades redox, selectividad frente a otras especies y solubilidad. Además, la

electropolimerización permite obtener películas muy delgadas de polímeros conductores

de una forma controlada. Esto es muy útil para obtener electrodos reproducibles.186

Con esta idea, se pensó en sintetizar un alquino simétrico 394 que contuviera dos grupos

tiofeno sustituidos con cadenas hexilo, con el fin de utilizarlo en reacciones de

186 Genies, E. M.; Bidan, G. J. “Spectroelectrochemical Study of Polypyrrole films”. J. Electroanal.

Chem. 1983, 149, 101-113.


cicloadición con ditioltionas. Para ello se partió del 3-hexiltiofeno (389), comercial. Se

introdujo un grupo aldehído en la posición 2 mediante dos etapas. En primer lugar se

introdujo un átomo de bromo en esa posición siguiendo el método de Wang.187 A

continuación se realizó la transmetalación con butillitio, y se usó DMF para introducir

la función aldehído en la posición deseada. Una vez sintetizado el aldehído 391, la ruta

sintética fue similar a la ya descrita anteriormente para otros alquinos. Primero se formó

el alcohol propargílico 392 por tratamiento con bromuro de etinilmagnesio. Este alcohol

393 se trató con dos equivalentes de butillitio y el anión acetiluro resultante se hizo

reaccionar de nuevo con el aldehído 391 para obtener el diol 393, que fue oxidado a

continuación para dar lugar a la dicetona 394.

S

NBS

S Br S CHO

MgBrH

H

HO

S

HO

S

OH

S

BAIB

O

S

O

S

389 390

1) BuLi

2) DMF

391 392

2) 391 TEMPO

393 394

1) BuLi

Esquema 3.90

El acetileno 394 se hizo reaccionar con la tiazina 176 en las condiciones habituales de

catálisis con triflato de escandio. Tras la reacción de cicloadición se obtuvo el

monoaducto 395 en un rendimiento del 50% como un sólido de color rojo estable.

187 Wang, F.; Rauh, R. D.; Rose, T. L. “An electrically conducting star polymer”. J. Am. Chem. Soc.

1997, 119, 11106-11107.


S

N

S

S S

S

O S

176

OO

S S

Sc(OTf)3

S

N

S

S

O

S

S

S O

OS

S

+

394 395

Esquema 3.91

La estructura 395 se corresponde con los datos espectroscópicos obtenidos mediante las

técnicas habituales.

De igual modo se realizó el estudio de las propiedades electroquímicas del aducto 395

mediante voltametría cíclica. Se utilizó una concentración molar de 5·10-4 M de 395 en




En el voltamograma registrado a 100 mV/s se observaron dos ondas en la zona de

oxidaciones cuyos potenciales de pico son 0.81 V y 1.20 V, respectivamente. La

primera onda tiene una de onda de reducción de respuesta cuyo potencial de pico es de

0.55 V. Además, el proceso es irreversible (Figura 3.23).


S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395


Si se repite el proceso de oxidación sucesivas veces se observa que va paulatinamente

desapareciendo la onda que aparecía a 0.81 V, así como su onda respuesta hasta dar un

voltamograma similar al obtenido en el caso del aducto 283.

Figura 3.24: Voltamograma obtenido tras realizar sucesivas oxidaciones sobre el aducto 395

Cuando se registra el voltamograma a diferentes velocidades de barrido se observa

siempre que el proceso es irreversible. La comparación de las intensidades de las ondas

de oxidación y reducción muestra que existe una transferencia electrónica en la que

aparentemente está implicado el mismo número de electrones en ambos procesos,

aunque no se ha usado ni la técnica del electrodo rotatorio ni la columbimetría para

determinar el número de electrones implicados. En la figura 3.24 se observa el

voltamograma registrado a 100 mV/s para el compuesto 395. El potencial de pico en la

onda oxidativa aparece a 1.20 V (Epox = 1.20 V) y el potencial de pico de la onda en las

reducciones aparece a –1.05 V (Epred = -1.05 V).

Podemos hablar de la existencia de un proceso electroquímicamente catalizado, de

forma que cuando la especie existente en disolución, A, se oxida para dar A+, esta

especie oxidada se transforma en una nueva especie, B+, en cantidad catalítica. Esta

nueva especie B+ puede reaccionar con la especie inicial A provocando la generación de

más especie catalítica B+. Este proceso se repite hasta agotar totalmente la especie

inicial A y transformarla completamente en una nueva especie, B (Esquema 3.92).

S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395


A - 1e-

A+

B+

B+

+ A B + A+

Esquema 3.92

2.2. Estudios de reactividad del bencino sobre ditioltionas

S

N

S

SS

S

O S

+

176

Como complemento al estudio de las reacciones con acetilenos activados se ensayaron

dienófilos sin activar, como el ciclohexeno y otros alquenos, pero no resultaron

suficientemente reactivos para dar lugar a productos de cicloadición con las ditioltionas.

El bencino es un dienófilo muy reactivo,188 por lo que nos planteamos estudiar su

comportamiento frente a la tiazina 176.

En primer lugar pensamos en utilizar bencino clásico, sin sustituir, que debería

generarse in situ en presencia de la ditioltiona 176. Para ello pensamos en emplear

algunos de los métodos conocidos de generación de bencino, que se discutirán a

continuación.

El bencino se generó, en un primer intento, a partir del ácido antranílico189 en presencia

de la tiazina 176. En estas condiciones la reacción no dio lugar a la aparición de ningún

producto siguiendo la reacción mediante cromatografía en capa fina, sino que sólo se

observó la descomposición total de la tiazina 176 (Esquema 3.93).

188 “Dehydrobenzene and cycloalkanes” Hoffmann Ed. Academic Press, New York, 1967, pag. 200-239. 189 Kiyoshi, M.; Takane, U.; Kinuyo, A.; Masahiko, N.; Takeshi, K.; Tadashi, O. “Synthesis and

Reactions of 1,2-Fused 3-Cyanoindolizines”. J. Heterocycl. Chem. 1988, 25, 1793-1801.


COOH

NH2H3C ONO

CH3

THF

COO

N2

S

N

S

S S

S

O S

ClCl

+

396 397 398

Descomposición176

Esquema 3.93

Seguidamente se intentó generar el bencino usando 1-aminobenzotriazol (400), que se

obtuvo por aminación del benzotriazol (399).190 El bencino se generó in situ mediante

oxidación del 1-aminobenzotriazol (400). Se ensayaron diversos oxidantes como

tetraacetato de plomo,191 N-iodosuccinimida192 y BAIB, pero en ningún caso se

consiguieron resultados satisfactorios en la reacción con la tiazina 176.

NH

N

N

N

N

N

NH2

399 400 253

[O]

Esquema 3.94

La generación de bencino por el método de Himeshima y colaboradores,193 por

tratamiento de triflato de o-trimetilsililfenilo (401) con fluoruro de cesio y paladio

tetraquis(trifenil)fosfina en presencia de la tiazina 176, también condujo a la total

descomposición de ésta (Esquema 3.95).

190 Campbell, C. D.; Rees, C. W. “Reactive Intermediates. Part I. Synthesis and Oxidation of 1- and 2-

Aminobenzotriazole”. J. Chem. Soc. (C) 1969, 742-747. 191 Campbell, C. D.; Rees, C. W. “Reactive Intermediates. Part II. Some Addition Reactions of

Benzyne”. J. Chem. Soc. (C) 1969, 748-751. 192 Birkett, M. A.; Knight, D. W.; Little, P. B.; Mitchell, M. B. “A New Approach to

Dihydrobenzofurans and Dihydrobenzopyrans (Chromans) Based on the Intramolecular Trapping by Alcohols of Benzyne Generated from 7-Substituted-1-aminobenzotriazoles”. Tetrahedron 2000, 56, 1013-1023.

193 Himeshima, Y.; Sonoda, T.; Kobayashi, H. “Fluoride-Induced 1,2-Elimination of Ortho-trimethylsilylphenyl Triflate to Benzine under Mild Conditions”. Chem. Lett. 1983, 1211-1214.


TMS

OTf

Pd(PPh3)4

CsF

S

N

S

SS

S

O S

176Descomposición

401 253

Esquema 3.95

Por último se generó el bencino de acuerdo con el método de Kitamura.194 Este método

utiliza una sal aromática de yodo hipervalente, sustituida en la posición orto con un

grupo hidroxidimetilsilano, que por tratamiento con fluoruro de tetrabutilamonio en

diclorometano a 0 ºC da lugar al bencino en condiciones muy suaves (Esquema 3.96).

Si(OH)Me2

I(Ph)OTf

Bu4NF

402 253

CH2Cl2

Esquema 3.96

Cuando se genera de esta manera el bencino en presencia de la tiazina 176 se observa,

por cromatografía en capa fina, la formación inmediata de un producto de cicloadición.

La reacción es prácticamente instantánea a temperatura ambiente. Tras la purificación se

obtuvo el benzoditiolano 403 en un rendimiento del 71%, como un producto estable de

color rojo (Esquema 3.97).

194 Kitamura, T.; Meng, Z.; Fujiwara, Y. “Synthesis of a new hypervalent iodine compound,

[2-(hydroxydimethylsilyl)phenyl](phenyl)iodonium triflate as a convenient approach to benzyne”. Tetrahedron Lett. 2000, 41, 6611-6614.


Si(OH)Me2

I(Ph)OTf

Bu4NFS

N

S

SS

S

O S

176

402 253

S

N

S

S S

O

S

S

403

CH2Cl2

Esquema 3.97

Este método ha abierto una nueva vía de trabajo en la que, en un futuro próximo, se

investigará esta reacción con otras ditioltionas policíclicas. Asimismo, se estudiará la

viabilidad de este método para la preparación de benzinos sustituidos más complejos.

4. PARTE EXPERIMENTAL

Parte experimental 205

1. Procedimientos generales

Las reacciones han sido realizadas bajo atmósfera de nitrógeno, en matraces

previamente flameados y purgados en una corriente de nitrógeno.

Los disolventes utilizados se purificaron siguiendo los procedimientos de D. Perrin195

y

se secaron inmediatamente antes de su uso por destilación en atmósfera inerte sobre un

agente desecante adecuado. Los agentes desecantes utilizados fueron: Na/benzofenona

para el THF, los éteres, el benceno, el tolueno y los xilenos; P2O5 para los disolventes

clorados; CaH2 para las aminas y para la acetona; Mg/I2 para los alcoholes; KOH

seguido de CaH2 para la piridina.

El butillitio fue valorado justo antes de su utilización de acuerdo con el método

propuesto por Kofron.196

Para las reacciones a baja temperatura se emplearon baños de hielo seco con acetona.

Las temperaturas indicadas se refieren a las del baño externo.

Las adiciones de líquidos se realizaron, generalmente, utilizando jeringa o cánula y bajo

atmósfera de nitrógeno. Todas las reacciones se llevaron a cabo con agitación

magnética.

Para el secado de las disoluciones procedentes de la elaboración de las diversas

reacciones se utilizó Na2SO4 anhidro. Las concentraciones se realizaron en un rotavapor

Heidolph modelo Laborota 4000.

Se utilizaron jeringas de plástico (Discardit) y de vidrio (Hamilton) con agujas Llorach-

Luer.

195 Perrin, D. D.; Armarego, W. L. F. “Purification of Laboratory Chemicals”. Ed. Pergamon Press;

Oxford, 1988. 196

Kofron, W. G.; Baclawski, L. M. “A Convenient Method for Estimation of Alkyllithium

Concentrations”. J. Org. Chem. 1976, 41, 1879-1880.


La cromatografía de capa fina (c.c.f.) fue realizada en gel de sílice Merck 60 GF-254,

utilizando como reveladores luz ultravioleta de 254 nm, ácido fosfomolíbdico (5%) en

metanol, o bien una mezcla de p-anisaldehído (2.5%), ácido acético (1%) y ácido

sulfúrico (3.4%) en etanol del 95%. Para la cromatografía en columna rápida (flash) se

utilizó gel de sílice 60 (230-400 mesh, Merck). El dispositivo de purificación utilizado

se construyó según las indicaciones de Still.197

La cromatografía de columna de media

presión fue realizada en un aparato Gilson usando gel de sílice Merck 60 (menor de 230

mesh). Las cromatografías preparativas se desarrollaron sobre placas de 20 x 20 cm y 1

mm de espesor.

Los puntos de fusión se determinaron en un aparato Gallenkamp, y no están corregidos.

Los espectros de infrarrojo (IR) fueron realizados en pastilla de bromuro potásico o en

película líquida, en espectrofotómetros Bruker Vector 200 A y Nicolet Impact 410.

Los espectros de resonancia magnética nuclear de protón (RMN-1H) y de carbono

(RMN-13

C) fueron realizados en la disolución del disolvente deuterado que se indica en

cada caso en aparatos Bruker o Varian (200, 250, 300 y 400 MHz) en los respectivos

Servicios de Resonancia Magnética Nuclear de las universidades de Salamanca,

Valladolid, Santiago de Compostela, Burgos, Extremadura, Paris-Sud, Catholique de

Louvain y del Imperial College of Science, Technology and Medicine de Londres. Los

espectros fueron transformados en los propios equipos o con el programa MestRe-C

2.3.198

Los espectros de masas (EM) fueron realizados en un espectrómetro VG7070E y VG-

AutoSpec, con impacto electrónico a una energía de 70 eV.

Los análisis elementales fueron realizados con un Perkin Elmer 240-B.

197 Still, W. C.; Kahn, M.; Mitra, A. “Rapid Chromatographic Technique for Preparative Separations

with Moderate Resolution”. J. Org. Chem. 1978, 43, 2923-2925. 198

MestRe-C 2.3. Copyright 1995-2000. Departamento de Química Orgánica. Universidad de Santiago

de Compostela. Programadores: Sardina, F. J.; Cruces, J.; Cobas, C.


Los estudios electroquímicos se realizaron en un equipo EG&G VersaStat, utilizando

una celda de tres electrodos. Como electrodo de trabajo se utilizó el de bola de platino;

como electrodo auxiliar, un hilo de platino; y como electrodo de referencia, el de

calomelanos saturado.

En todos los casos, se utilizó como referencia interna el ferroceno o el

decametilferroceno (dependiendo de la zona de potenciales objeto de estudio),

asignando a las referencias los potenciales que les corresponden según el disolvente

utilizado. Como electrolito soporte, se utilizó siempre la sal Bu4NPF6 en concentración

aproximada 0.1 M.

Las disoluciones de los compuestos en estudio se prepararon en diclorometano,

trabajando con concentraciones de 5·10-4

M.

Los cálculos moleculares se realizaron con el programa HyperChem 5.11 , utilizando

el método PM3.


2. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con etoxicarbonilazida

S

N

S

SS

S

OS

257176

S

N

S

SS

S

ONO N

O

N N

O

O

C6H6 , 37%

Sobre una disolución agitada de 4-etil-3-oxo-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-5-tiona

(35 mg, 0.108 mmol) en benceno (5 mL) se añadió etoxicarbonilazida141

(31 mg, 0.270 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 12 horas. A

continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se purificó

mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta

diclorometano), lo que permitió separar la ditiolimina 257 pura (15 mg, 0.040 mmol, 37%),

como un sólido anaranjado; p.f.: 191-192 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 1653 (C=O st), 1614 (C=N st), 1519, 1454, 1370, 1299, 1255.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.33 (c, J = 7.2 Hz, 2 H, NCH2CH3), 3.97 (c, J = 7.2 Hz,

2 H, OCH2), 1.38 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) y 1.28 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 182.45 (C=O), 174.82 (C=N), 165.44 (C=O éster),

148.39 (C sp2), 147.74 (C sp

2), 139.62 (C sp

2), 136.98 (C sp

2), 63.60 (OCH2),

44.16 (NCH2CH3), 14.38 (NCH2CH3) y 14.19 (OCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 378 (M+·, 100), 363 (M

+ - CH3, 78), 345 (20), 333 (M

+ - OCH2CH3, 5), 317

(M+ - CH2CH3 - S, 17), 291 (M

+ - NCO2CH2CH3, 20), 277 (25), 245 (43), 45 (OCH2CH3

+,43).

Masa exacta: calculada para C11H10N2O3S5: 377.9295; hallada: 377.9307

141 Froeyen, P. “A particulary convenient one-pot synthesis of N-alkoxycarbonyl, N-acyl and N-aroyl

substituted imino phosphoranes; improved preparations of azidoformates, aroyl and alkanoyl azides;

an alternative route to complex amides”. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 1993, 78, 161-172.


257

S

N

S

SS

S

ON

O

O


3. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 182 con etoxicarbonilazida

N

SSS

S

SON

SSS

S

NOO N

O

N NO

OTolueno, 67%

182 264

Sobre una disolución agitada de 4-etil-3-oxo-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e]pirrol-5-tiona

(30 mg, 0.103 mmol) en tolueno (5 mL) se añadió etoxicarbonilazida141



mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, diclorometano - éter de petróleo

2:1, hasta diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 264 puro

(24 mg, 0.069 mmol, 67%), como un sólido amarillo; p.f.: 123-124 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1

): 1656 (C=O st), 1649 (C=O st, heterociclo), 1630 (C=N st), 1529, 1426,

1275, 1263.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.94 (c, J = 7.1 Hz, 2 H, NCH2CH3),

4.39 (c, J = 7.1 Hz, 2 H, OCH2) y 1.43 (t, J = 7.1 Hz, 6 H, NCH2CH3 y OCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 181.13 (C=O), 171.85 (C=N), 165.07 (C=O éster),

140.11 (C sp2), 135.34 (C sp

2), 130.78 (C sp

2), 130.02 (C sp

2), 63.69 (OCH2),

40.59 (NCH2CH3), 17.14 (NCH2CH3) y 14.43 (OCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 346 (M+·

, 40), 273 (M+ - CO2CH2CH3, 40),

258 (M+ + 1 - NCO2CH2CH3, 40), 245 (M

+ + 1 - CO2CH2CH3 - CH2CH3, 58),

241 (M+ -CO2 CH2CH3 - S, 56), 208 (50), 181 (43), 94 (80), 84 (100), 64 (85).

Masa exacta: calculada para C11H10N2O3S4: 345.9574; hallada: 345.9576.


N

SSS

S

NO

O

O

264


4. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 181 con etoxicarboniloazida

N

SSS

S

SSN

SSS

S

NNO N

O

N NO

O

O

OTolueno, 93%

181 265

Sobre una disolución agitada de 4-etil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e]pirrol-3,5-ditiona

(50 mg, 0.163 mmol) en tolueno (5 mL) se añadió etoxicarbonilazida141




diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 265 puro


IR (KBr, cm-1

): 1626 (C=N st), 1433, 1426, 1315, 1284, 1269.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 5.31 (c, J = 6.9 Hz, 2 H, NCH2CH3),

4.40 (c, J = 7.1 Hz, 4 H, 2 OCH2), 1.45 (t, J = 6.9 Hz, 3 H, NCH2CH3) y

1.44 (t, J = 7.1 Hz, 6 H, 2 CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 171.81 (C=N), 165.20 (C=O), 140.54 (C sp2),

130.93 (C sp2), 63.67 (OCH2), 41.63 (NCH2CH3), 17.10 (NCH2CH3) y

14.49 (OCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 417 (M+·

, 90), 372 (M+ - OCH2CH3, 10), 344 (M

+ - CO2CH2CH3, 20),

239 (M+ - 2 CO2CH2CH3 - S, 100), 211(60), 208 (50), 180 (43), 94 (75), 84 (73), 49 (75).


Análisis: Calculado para C14H15N3O4S4: C, 40.27; H, 3.62; N, 10.06; hallado: C, 40.38;

H, 3.59; N, 9.84.


N

SSS

S

NN

O

O

O

O

265


5. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-benciliden)-

N’-fenilhidrazona (270a)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

OEt3N

S

S

NN

Ph N

HN

Ph

Cl

Ph

Ph+

C6H6, 67%

270a 176 274a


(50 mg, 0.155 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-benciliden)-N’-

fenilhidrazona199

(89 mg, 0.387 mmol). Sobre esta mezcla se añadió lentamente trietilamina

(39 mg, 54 µL, 0.387 mmol). A continuación la mezcla resultante se calentó a reflujo

durante una hora y después se eliminó el disolvente en el rotavapor. El crudo obtenido se

purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 5:1), lo que

permitió separar el compuesto 274a puro (50 mg, 0.104 mmol, 67%), como un sólido rojo;

p.f.: 161-162 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2959, 2926, 2855, 1736 (C=O, st), 1262 (C=S, st).

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.90-7.87 (m, 5 H, C6H5), 7.55-7.47 (m, 5 H, C6H5),

3.04 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, CH2), 2.60 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, CH2) y

1.01 (t, J = 7.11 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 185.22 (C=S), 182.31 (C=O), 154.96 (C=N),

153.36 (C sp2), 152.10 (NC Ar), 140.44 (C sp

2), 131.87 (C sp

2), 131.69 (N=C-C Ar),

129.66 (C sp2), 129.31 (CH Ar), 129.23 (CH Ar), 128.60 (CH Ar), 127.37 (C-C=N),

123.85 (CH Ar), 121.32 (CH Ar), 47.75 (NCH2CH3) y 12.71 (NCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 485 (M+·

, 48), 456 (M+ - CH2CH3, 100).


Masa exacta: calculada para C21H15N3OS5: 484.9819 encontrada: 484.9815.

Análisis: Calculado para C21H15N3OS5: C, 51.93; H, 3.11; N, 8.65; hallado: C, 51.97;

H, 2.89; N, 8.42.

199

Sui, Z.; Guan, J.; Ferro, M. P.; McCoy, K.; Wachter, M. P.; Murray, W. V.; Singer, M.; Steber, M.;

Ritchie, D. M.; Argentieri, D. C. “1,3-Diarylcycloalkanopyrazoles and Diphenyl Hydrazides as

Selective Inhibitors of Cyclooxygenase-2”. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10, 601-604.


S

N

S

S

O

S

S

NN

Ph

Ph

274a


6. Cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-p-clorobenciliden)-

N’-(p-clorofenil)hidrazona (270b)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

O

Et3N

S

N

HN

Cl

ClCl S

NN

Cl

Cl

+

C6H6, 77%

270b 176 274b


(40 mg, 0.124 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-p-clorobenciliden)-

N’-(p-clorofenil)hidrazona199

(93 mg, 0.31 mmol). Sobre esta mezcla se añadió lentamente

trietilamina (31 mg, 43 µL, 0.31 mmol). A continuación la mezcla resultante se calentó a

reflujo durante una hora y después se eliminó el disolvente en el rotavapor. El crudo

obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano

4:1), lo que permitió separar el compuesto 274b puro (53 mg, 0.096 mmol, 77%), como un

sólido rojo violáceo; p.f.: 229-230 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2961, 2924, 2853, 1638 (C=O, st), 1310, 1089.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.81 (d, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.48 (d, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.44-7.40 (m, 4 H, 2 CH Ar),


1.01 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13


152.30 (C sp2), 151.88 (NC Ar), 138.61 (C sp

2), 138.01 (C sp

2), 135.64 (N=C-C Ar),

131.66 (C sp2), 129.62 (CH Ar), 129.37 (CH Ar), 128.47 (CH Ar), 127.04 (C-C=N),


EM (IE) m/z (%): 557 (M+ + 4, 15), 555 (M

+ + 2, 43), 553 (M

+·, 46),

528 (M+ + 4 - CH2CH3, 30), 526 (M

+ + 2 - CH2CH3, 93), 524 (M

+- CH2CH3, 100).


Masa exacta: calculada para C21H13N3OS5Cl2: 552.9039 encontrada: 552.9047.


S

N

S

S

O

S

S

NN

Cl

Cl

274b


7. Cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-p-bromobenciliden)-

N’-(p-bromofenil)hidrazona (270c)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

O

Et3N

S

N

HN

Cl

BrBr S

NN

Br

Br

+

C6H6, 78%

270c 176 274c


(45 mg, 0.139 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-p-bromobenciliden)-

N’-(p-bromofenil)hidrazona200

(135 mg, 0.348 mmol). Sobre esta mezcla se añadió

lentamente trietilamina (35 mg, 49 µL, 0.348 mmol). A continuación la mezcla resultante se

calentó a reflujo durante una hora y después se eliminó el disolvente en el rotavapor. El

crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-

diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 274c puro (70 mg, 0.109 mmol,

78%), como un sólido morado; p.f.: 251-252 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2961, 2923, 2853, 1643 (C=O, st), 1352.


7.64 (d, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.56 (d, J = 8.4 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.33 (d, J = 8.4 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 3.02 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3),

2.56 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3) y 1.01 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


152.22 (C sp2), 151.97 (NC Ar), 139.12 (C sp

2), 132.58 (CH Ar), 132.33 (CH Ar),

132.19 (N=CC Ar), 131.66 (C Ar), 128.60 (CH Ar), 127.48 (C sp2),

200 Rivett, D. E.; Rosevear, J.; Wilshire, J. F. K. “The Preparation and Spectroscopic Properties of Some

Di- and Tri-substituted 1,3,5-Triphenyl-2-pyrazolines and Related 2-Pyrazolines”. Aust. J. Chem.

1983, 36, 1649-1658.


126.39 (CH Ar), 125.26 (C Ar), 123.70 (C sp2), 121.32 (C Ar), 47.96 (NCH2CH3) y

12.55 (NCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 645 (M+ + 4, 32), 643 (M

+ + 2, 53), 641 (M

+·, 22), 616 (M

+ + 4 - CH2CH3,

100), 614 (M+ + 2 - CH2CH3, 100), 612 (M

+ - CH2CH3, 50), 598 (M

+ + 2 - OCH2CH3).

Masa exacta: calculada para C21H13N3OS5Br2: 644.7988 encontrada: 644.7973.


S

N

S

S

O

S

S

NN

Br

Br

274c


8. Síntesis de N-(p-iodobenzoil)-N’-(p-iodofenil)hidrazina (268d)

I I I

NH

HN

I

Cl

HN

H2N

O OC5H5N

+

C6H6, 93%

266d 267d 268d

Sobre una disolución agitada de p-iodofenilhidrazina (1.5 g, 6.41 mmol) y piridina

(4mL) en benceno (6 mL) se añadió lentamente cloruro de 4-iodobenzoilo

(1.0 g, 3.76 mmol) disuelto en benceno (5 mL). La mezcla de reacción se calentó a

reflujo durante 30 minutos. A continuación se vertió agua (100 mL) sobre la mezcla de

reacción; seguidamente se separaron las fases y la fase acuosa se extrajo con

diclorometano (3 x 20 mL). Los extractos orgánicos combinados se lavaron con una

disolución acuosa saturada de carbonato sódico (2 x 20 mL), y a continuación con una

disolución de ácido clorhídrico al 10% v/v (2 x 20 mL). Finalmente la fase orgánica se

secó sobre sulfato sódico y el disolvente se eliminó en el rotavapor. El crudo obtenido,

268d, sólido de color marrón, (1.62 g, 3.50 mmol, 93%) se utilizó sin purificación en la

siguiente etapa; p.f.: 210-211ºC (benceno).

IR (KBr, cm-1

): 3346 y 3238 (NH, st), 1660 (C=O, st), 1589, 1581 y 1532 (C6H4, st),

1061 (C-I, st).

RMN-1H (DMSO-d6, 200 MHz) δ: 7.89 (d, J = 8.3 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.67 (d, J = 8.3 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.44 (d, J = 8.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar) y

6.61 (d, J = 8.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar) ppm.

EM (IE) m/z (%): 464 (M+·

, 24), 247 (M+ - HNC6H4I, 2), 234 (M

+ - HNHNC6H4I, 100).


I

NH

HN

I

O

268d


9. Síntesis de N-(αααα-cloro-p-iodobenciliden)-N’-(p-iodofenil)hidrazona (270d)

NH

HN

I I

O

N

HN

I I

ClPCl5

ClCH2CH2Cl, 8%

268d 270d

Sobre una disolución agitada de N-(p-iodobenzoil)-N´-(p-iodofenil)hidrazina

(1.5 g, 3.23 mmol) en 1,2-dicloroetano (20 mL) se añadió pentacloruro de fósforo

(0.81 g, 3.88 mmol). La mezcla de reacción se mantuvo a reflujo durante toda la noche.

Después se dejo enfriar la disolución y se eliminó el disolvente en el rotavapor. El crudo

obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, desde éter de petróleo hasta

éter de petróleo-diclorometano 4:1), lo que permitió obtener la clorohidrazona 270d

pura (125 mg, 0.26 mmol) como un sólido amarillo; p.f.: 185-186ºC (eter de petróleo-

diclorometano).

IR (KBr, cm-1

): 3244 (N-H, st), 2956, 2924 y 2853 (C-H, st), 1655 (C=N, st), 1600 y

1500 (CH Ar, st).

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz), δ: 7.77 (d, J = 8.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.55 (d, J = 8.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.42 (d, J = 8.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar) y

7.33 (d, J = 8.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar) ppm.

EM (IE) m/z (%): 482 (M+·

, 4), 280 (M+ - C6H4I, 100), 203 (M

+ - NHNCClC6H4I, 9).


N

HN

I I

Cl

270d


10. Cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-p-iodobenciliden)-

N’-(p-iodofenil)hidrazona (270d)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

O

Et3N

S

N

HN

Cl

II S

NN

I

I

+

C6H6, 88%

270d 176 274d


(30 mg, 0.093 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-p-iodobenciliden)-

N’-(p-iodofenil)hidrazona (112 mg, 0.232 mmol). Sobre esta mezcla se añadió lentamente




4:1), lo que permitió separar el compuesto 274d puro (60 mg, 0.082 mmol, 88%), como un

sólido violeta; p.f.: 235-236 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo, descomposición).

IR (KBr, cm-1

): 2960, 2921, 2851, 1647 (C=O, st), 1350.





RMN-13

C (C5D5N, 50 MHz) δ: 186.06 (C=S), 182.58 (C=O), 154.55 (C=N),

152.53 (C sp2), 152.29 (C Ar), 140.38 (C sp

2), 138.56 (CH Ar), 138.36 (CH Ar),

132.13 (CH Ar), 128.83 (C Ar), 128.22 (C sp2), 126.20 (C sp

2), 121.39 (CH Ar),

99.50 (CI Ar), 96.27 (CI Ar), 47.93 (NCH2CH3) y 12.25 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB+) m/z (%): 738 (M

+ + 1, 36), 737 (M

+·, 35), 708 (M

+ - CH2CH3, 24),

447 (M+ + 1 - C8H5NOS5, 92).


Masa exacta: calculada para C21H14I2N3OS5 (M+ + 1): 737.7830 encontrada: 737.7858.


S

N

S

S

O

S

S

NN

I

I

274d


11. Síntesis de N-(p-cianobenzoil)-N’-(p-cianofenil)hidrazina (268e)

NC CN NC

NH

HN

CN

Cl

HN

H2N

O OC5H5N

+

266e 267e 268e

C6H6, 90%

Sobre una disolución agitada de p-cianofenilhidrazina (1.33 g, 10.00 mmol) y piridina

(4mL) en benceno (6 mL) se añadió lentamente cloruro de 4-cianobenzoilo

(1.0 g, 6.04 mmol) disuelto en benceno (5 mL). La mezcla de reacción se calentó a

reflujo durante 30 minutos. A continuación se vertió agua (100 mL) sobre la mezcla de

reacción; seguidamente se separaron las fases y la fase acuosa se extrajo con


disolución acuosa saturada de carbonato sódico (2 x 20 mL), y a continuación con una

disolución de ácido clorhídrico al 10% v/v (2 x 20 mL). Finalmente la fase orgánica se

secó sobre sulfato sódico y el disolvente se eliminó en el rotavapor. El crudo obtenido,

268e, sólido de color marrón, (1.43 g, 5.45 mmol, 90%) se utilizó sin purificación en la

siguiente etapa; p.f.: 205-206ºC (benceno).

IR (KBr, cm-1

): 3281 (NH, st), 2222 (CN, st), 1641 y 1605 (C=O, st), 1542, 1536 y

1509 (CH Ar, st).

RMN-1H (CD3OD, 200 MHz) δ: 8.13 (d, J = 8.5 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.97 (d, J = 8.5 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.88 (s, NH), 7.61 (d, J = 9.00 Hz, 2 H, 2 CH Ar) y

7.00 (d, J = 9.00 Hz, 2 H, 2 CH Ar) ppm.

EM (IE) m/z (%): 262 (M+·

, 26), 130 (NCC6H4CO+, 100), 102 (NCC6H4

+, 41).


NC

NH

HN

CN

O

268e


12. Síntesis de N-(αααα-cloro-p-cianobenciliden)-N’-(p-cianofenil)hidrazona (270e)

NH

HN

NC CN

O

N

HN

NC CN

ClPCl5

ClCH2CH2Cl, 2%

268e 270e

Sobre una disolución agitada de N-(p-cianobenzoil)-N’-(p-cianofenil)hidrazina

(1.43 g, 5.45 mmol) en 1,2-dicloroetano (20 mL) se añadió pentacloruro de fósforo

(1.37 g, 6.60 mmol). La mezcla de reacción se mantuvo a reflujo durante toda la noche.

Después se dejo enfriar la disolución y se eliminó el disolvente en el rotavapor. El crudo

obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, desde éter de petróleo hasta

diclorometano), lo que permitió obtener la clorohidrazona 270e pura

(33 mg, 0.12 mmol, 2%) como un sólido amarillo de p.f.: 234-235ºC (diclorometano).

IR (KBr, cm-1

): 3280 (N-H, st), 2220 (CN, st), 1610 (C=O, st), 1585, 1572 y

1552 (CH Ar, st).

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz), δ: 8.40 (s ancho, 1H, NH),


7.62 (d, J = 8.9 Hz, 2 H, 2 CH Ar) y 7.25 (d, J = 8.9 Hz, 2 H, 2 CH Ar) ppm.

EM (IE) m/z (%): 282 (M++2, 16), 280 (M

+·, 46), 244 (M

+ - Cl, 24),

116 (NCC6H4N+, 100).


N

HN

NC CN

Cl

270e


13. Cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-p-cianobenciliden)-

N’-(p-cianofenil)hidrazona (270e)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

O

Et3N

S

N

HN

Cl

CNNC S

NN

CN

NC

+

C6H6, 95%

270e 176 274e


(30 mg, 0.093 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-p-cianobenciliden)-

N’-(p-cianofenil)hidrazona (65 mg, 0.232 mmol). Sobre esta mezcla se añadió lentamente




1:1), lo que permitió separar el compuesto 274e puro (47 mg, 0.088 mmol, 95%), como un

sólido rojo; p.f.: 279-280 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2956, 2923, 2852, 2227 (CN, st), 1654 (C=O, st).





RMN-13

C (C5D5N, 50 MHz) δ: 188.19 (C=S), 183.08 (C=O), 154.20 (C=N), 151.29,

143.84, 133.94, 133.19, 132.65, 131.94, 129.05, 128.01, 126.39, 125.40, 118.86 y 118.37

(C sp2, CH Ar y C Ar) , 114.81 (CN), 113.37 (CN), 48.05 (CH2) y 12.17 (CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 535 (M+·

, 10), 506 (M+ - CH2CH3, 23), 418 (M

+ - NC6H4CN, 93),

262 (M+ - C15H8N4O, 56).


Masa exacta: calculada para C23H13N5OS5: 534.9724 encontrada: 534.9716.


S

N

S

S

O

S

S

NN

CN

NC

274e


14. Cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con N-(αααα-cloro-2,4-diclorobenciliden)-

N’-(2,4-diclorofenil)-hidrazona (270f)

S

N

S

S S

S

S O

S

N

S

S

O

Et3N

S

N

HN

Cl

ClCl S

NN

Cl

Cl

ClClCl

Cl

+

C6H6, 35%

270f 176 274f


(30 mg, 0.093 mmol) en benceno (5 mL) se añadió N-(α-cloro-2,4-diclorobenciliden)-

N’-(2,4-diclorofenil)hidrazona201

(90 mg, 0.244 mmol). Sobre esta mezcla se añadió

lentamente trietilamina (25 mg, 34 µL, 0.244 mmol). A continuación la mezcla resultante se

calentó a reflujo durante una hora y después se eliminó el disolvente en el rotavapor. El

crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-

diclorometano 17:3), lo que permitió separar el compuesto 274f puro

(20 mg, 0.033 mmol, 35%), como un sólido rojo; p.f.: 93-94 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2959, 2924, 2854, 1655 (C=O, st), 1346, 1326.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 7.89 (d, J = 4.1 Hz, ½ H, ½ CH Ar),

7.85 (d, J = 4.1 Hz, ½ H, ½ CH Ar), 7.69-7.19 (m, 5 H, 5 CH Ar),

3.09 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, ½ H, ¼ NCH2CH3), 2.90 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, ½ H, ¼ NCH2CH3),

2.87 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, ½ H, ¼ NCH2CH3), 2.56 (dc, J = 14.2 y 7.1, ½ H, ¼ NCH2CH3),

1.04 (t, J = 7.1 Hz, 1.5 H, ½ NCH2CH3) y 1.03 (t, J = 7.1 Hz, 1.5 H, ½ NCH2CH3) ppm.

RMN-13


153.14, 149.43, 138.04, 136.46, 133.61, 132.43, 131.76, 131.00, 130.77, 130.35,

128.25, 127.89, 127.65, 126.22, 121.60 y 121.14 (C sp2, CH Ar y C Ar), 49.47 y 49.29

(CH2), 12.36 y 12.03 (CH3) ppm.


EM (IE) m/z (%): 627 (M+ + 6, 3), 625 (M

+ + 4, 8), 623 (M

+ + 2, 15), 621 (M

+·, 9),

531 (M+ + 4 - CH2CH3, 21), 529 (M

+ + 2 - CH2CH3, 33), 527 (M

+ - CH2CH3, 22),

175 (M+ + 4 - C6H8N2OS5Cl2, 14), 173 (M

+ + 2 - C6H8N2OS5Cl2, 67), 171 (M

+- C6H8N2OS5Cl2,

100).

Masa exacta: calculada para C21H13N3OS5Br2: 620.8260 encontrada: 620.8236.

201

Roussel-Uclaf. Patent. Chem.Abstr. 1972, 77.


S

N

S

S

O

S

S

NN

Cl

Cl

Cl

Cl

274f


15. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con cloramina B

S

N

S

SS

S

OS

S

N

S

S

O

S

O

O

N(Cl)Na·xH2O

S

S

NS

O

O

CH2Cl2 , Sc(OTf)3, 75%

176 279a


(35 mg, 0.108 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió cloramina B hidratada (58 mg) y

triflato de escandio (26 mg, 0.054 mmol). La mezcla de reacción se agitó a temperatura

ambiente durante 10 minutos. A continuación se filtraron las sales blancas, formadas en el

transcurso de la reacción, y se lavaron con diclorometano. El filtrado se concentró a presión

reducida y el sólido resultante se purificó mediante cromatografía en capa fina preparativa

(SiO2, eluyendo dos veces en diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 279a

puro (36 mg, 0.081 mmol, 75%), como un sólido anaranjado; p.f.: 189-190 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1

): 1662 (C=O st), 1524 (C=N st), 1475, 1463, 1446, 1304 (S=O st),

1141 (S=O st), 1080, 743, 547.


7.58 (t, J = 7.2 Hz, 1 H, CH Ar), 7.50 (t, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

3.76 (c, J = 7.2 Hz, 2 H, NCH2CH3) y 1.21 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 182.10 (C=0), 168.17 (C=N), 147.38 (C sp2),

147.30 (C sp2), 139.85 (C sp

2), 139.60 (C sp

2), 137.20 (C Ar), 133.17 (CH Ar),


EM (IE) m/z (%): 446 (M+·

, 10), 414 (M+ - S, 15), 305 (M

+ - SO2Ph, 100),

277 (M+ + 1 - CH2CH3 - SO2Ph, 32), 262 (M

+ - NCH2CH3 - SO2Ph, 30), 77 (Ph

+)




H, 2.22; N, 6.24.


S

N

S

S

O

S

S

NS

O

O

279a


16. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con cloramina T

S

N

S

S S

S

O S

S

N

S

S

O

S

O

O

N(Cl)Na·xH2O

S

S

N S

O

O

CH3H3C

CH2Cl2 , Sc(OTf)3, 93%

176 279b


(30 mg, 0.093 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió cloramina T hidratada (42 mg) y

triflato de escandio (11 mg, 0.022 mmol). La mezcla de reacción se agitó a temperatura

ambiente durante 7 minutos. A continuación se filtraron las sales blancas, formadas en el

transcurso de la reacción, y se lavaron con diclorometano. El filtrado se concentró a presión

reducida y el sólido resultante se purificó mediante cromatografía en capa fina preparativa

(SiO2, eluyendo dos veces en diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 279b

puro (40 mg, 0.087 mmol, 93%), como un sólido anaranjado; p.f.: 164-165 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1

): 1660 (C=O st), 1520 (C=N st), 1456, 1302 (S=O st), 1284,

1142 (S=O st), 1080, 834


7.31 (d, J = 8.1 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 3.77 (c, J = 7.2 Hz, 2 H, NCH2CH3),

2.43 (s, 3 H, ArCH3) y 1.23 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 182.22 (C=O), 167.91 (C=N), 147.57 (C sp2),

147.14 (C sp2), 144.23 (C sp

2), 139.48 (C sp

2), 137.18 (C sp

2), 136.81 (C sp

2),

129.62 (CH Ar), 126.95 (CH Ar), 43.55 (NCH2CH3), 21.65 (ArCH3) y


EM (IE) m/z (%): 460 (M+·

, 1), 428 (M+ - S, 4), 305 (M

+ - SO2C6H4CH3, 25),

273 (M+ - SO2C6H4CH3 - S, 10), 155 (CH3C6H4SO2

+,35), 91 (PhCH2

·+, 100), 64 (75)




H, 2.58; N, 5.86.


S

N

S

S

O

S

S

N S

O

O

CH3

279b


22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600

800

1000

1200

1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800

3000

3200

3400 3600

3800

4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S

O

S

S

N S

O

O

CH3

279b


17. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con acetilendicarboxilato de

dimetilo (DMAD)

S

N

S

SS

S

OS CO2CH3H3CO2C

S

N

S

S

O

S

S

S

H3CO2C

H3CO2C

176

C6H6 , 81%

283


(60 mg, 0.186 mmol) en benceno (5 mL) se añadió acetilendicarboxilato de dimetilo

(57 µL, 66 mg, 0.462 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 10 minutos.

A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se purificó


diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 283 puro (70 mg, 0.150 mmol, 81%),

como un sólido rojo; p.f.: 159-160 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr cm-1

): 1753 (C=O st, éster), 1714 (C=O st, éster), 1668 (C=O st, heterociclo),

1436, 1295, 1235, 710.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.94 (s, 3 H, CH3), 3.92 (s, 3 H, CH3),

3.51 (dc, J = 14.4 y 7.2 Hz, 1 H, CH2), 3.25 (dc, J = 14.4 y 7.2 Hz, 1 H, NCH2CH3) y

1.22 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 192.44 (C=S), 184.77 (C=O), 161.15 (C=O éster),

159.53 (C=O éster), 159.48 (C sp2), 153.27 (C sp

2), 134.51 (C sp

2), 133.01 (C sp

2),

132.17 (C sp2), 132.06 (C sp

2), 53.91 (OCH3), 53.76 (OCH3), 47.87 (NCH2CH3) y


EM (IE) m/z (%): 465 (M+·

, 38), 436 (M+ - CH2CH3, 100), 376 (M

+ - CH2CH3 - CO2CH3,

5), 332 (M+ + 1 - CH2CH3 - CS - COS, 8), 274 (M

+ - CH2CH3 - 2 CO2CH3 - CS, 38),


262 (M+ - DMAD - 2 S, 8), 218 (M

+ - DMAD - CS2 - S, 8), 174 (M

+ - DMAD - 2 CS2, 12),

158 (M+ - DMAD - CS2 - COS2, 15), 126 (M

+ - DMAD - CS2 - COS2- S, 40)

Masa exacta: calculada para C14H11NO5S6: 464.8962; hallada: 464.8961

Análisis: Calculado para C14H11NO5S6: C, 36.12; H, 2.38; N, 3.01; hallado: C, 36.12;

H, 2.15; N, 2.93.


S

N

S

S

O

S

S

S

H3CO2C

H3CO2C

283


18. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con dicianoacetileno (DCA)

S

N

S

SS

S

OS NC C C CN

S

N

S

S

O

S

S

S

NC

NC

176

C6H6 , 68 %

284

Sobre una disolución agitada de 4-etil-3-oxobis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-5-tiona

(50 mg, 0.15 mmol) en benceno (10 mL) se añadió dicianoacetileno156,157

(30 mg, 0.39 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 10 minutos. A

continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor. El residuo resultante se purificó


diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 284 puro (42 mg, 0.10 mmol, 68%),


IR (KBr, cm-1): 2925, 2240 (CN st, débil), 1667 (C=O st), 1640 (C=O st), 1364, 1305, 1000, 710.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.60 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3),


RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 196.59 (C=S), 184.43 (C=O), 154.28 (C=CS2),

151.89 (C=C-CO), 133.84 (NC-C=C-CN), 131.78 (NC-C=C-CN), 119.76 (CN),

118.92 (CN), 108.81 (C=C-S), 108.30 (C=C-S), 48.18 (NCH2CH3) y 13.42 (NCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 399 (M+·

, 40), 370 (M+ - CH2CH3, 100), 310 (M

+ - CH2CH3 - OCS, 5),

266 (M+ - CH2CH3 - OCS - CS, 17), 234 (M

+ - CH2CH3 - OCS - CS - S, 11),

208 (M+ - CH2CH3 - OCS - CS2 - CN, 27), 76 (NCCCCN

+, 14), 70 (SCCN

+, 18).

156 Blomquist, A. C.; Winslow, E. C. “Unsaturated nitriles as dienophiles in the diene synthesis”. J. Org.

Chem. 1945, 10, 149-158. 157

Hopf, H.; Witulski, B. en “Modern acetylene chemistry”. Ed. Stang, P. J.; Diederich, F. VCH;

Weinheim, 1995, Cap 2, pág 60-61


Masa exacta: calculada para C12H5N3OS6: 398.8757; hallada: 398.8750.

Análisis: Calculado para C12H5N3OS6: C, 36.07; H, 1.26; N, 10.52; hallado: C, 36.00;

H, 1.36; N, 10.48.


S

N

S

S

O

S

S

S

NC

NC

284


19. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con un equivalente de

dibenzoilacetileno (DBA)

S

N

S

SS

S

OS COPhPhOC

S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

176 285

C6H6, 48%


(30 mg, 0.09 mmol) en benceno (10 mL) se añadió dibenzoilacetileno158,159,202


continuación se eliminó el disolvente en frío, y el residuo resultante se purificó mediante

cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta diclorometano-acetato

de etilo, 90: 10), lo que permitió separar el compuesto 285 puro (25 mg, 0.04 mmol, 48%),


IR (KBr, cm-1

): 2960, 2923, 1657 (C=O st), 1597, 1448, 1261 (C=S st), 1049, 695.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.50-7.44 (m, 5 H, CH Ar), 7.29-7.22 (m, 5 H, CH Ar),

3.59 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1H, NCH2CH3), 3.34 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1H,

NCH2CH3), 1.27 (t, J = 7.1 Hz, 3H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 192.26 (C=S), 186.65 (COPh), 184.71 (C=O), 161.60 (C

sp2), 153.10 (C sp

2), 141.64 (C sp

2), 140.30 (C sp

2), 136.69 (C sp

2), 136.41(C sp

2), 134.33

(CH Ar), 134.20 (CH Ar), 134.02 (CH Ar), 133.94 (CH Ar), 132.23 (C sp2), 132.02 (C sp

2),


158 Lutz, R.; Smithey, W. R. Jr. “The reactions of the dibromides and bromo derivatives of

dibenzoylethylene with amines”. J. Org. Chem. 1951, 16, 51-56. 159

Lutz, R. E. “Studies on unsaturated 1,4-diketones. I. Synthesis and structure of 1,2-di(2,4,6-

trimethylbenzoyl)ethenol”. J. Am. Chem. Soc. 1926, 48, 2905-2915. 202

Zhang, J. J.; Schuster, G. B. “Ylidions – A New Reactive Intermediate Prepared by One-electron

Oxidation of Phenacyl Sulfonium Ylides”. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7149-7155.


EM (IE) m/z (%): 557 (M+·

, 12), 542 (M+ - CH3, 4), 528 (M

+ - CH2CH3, 33),

513 (M+ - CS, 8), 501 (M

+ - C2S, 3), 452 (M

+ - PhCO, 3), 351 (M

+ - CCOPh - CH2CH3 - SCO, 12),

162 (C3NOS3H+, 14), 105 (PhCO

+, 100), 77 (Ph

+, 58).

Masa exacta: calculada para C24H15NO3S6: 556.9282; hallada: 556.9376.


H, 2.88; N, 2.74.


S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

285


20. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con dos equivalentes de


S

N

S

SS

S

OSCOPhPhOC

S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

176 288

2

C6H6 , 73 %



(54.4 mg, 0.23 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 30 minutos. A


mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta diclorometano),

lo que permitió separar el compuesto 288 puro (54 mg, 0.07 mmol, 73%), como un sólido

amarillo; p.f.: 104-106 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

):1660 (C=O st,), 1595, 1532, 1447, 1257, 689.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.69-7.19 (m, 20 H, 4 x C6H5),


1.44 (t, J =7.2 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 192.71 (C=O heterociclo), 189.59 (C=O),

187.65 (C=O), 186.45 (C=O), 182.58 (C=O), 155.68 (C sp2), 140.57 (C sp

2),

138.54 (C sp2), 137.72 (C sp

2), 137.38 (C sp

2), 137.30 (C sp

2), 136.78 (C sp

2),

136.69 (C sp2), 136.05 (C sp

2), 135.00 (C sp

2), 134.87 (C sp

2), 134.60 (CH Ar),

134.23 (CH Ar), 133.69 (CH Ar), 133.35 (CH Ar), 133.14 (CH Ar), 129.89 (CH Ar),

129.62 (CH Ar), 129.11 (CH Ar), 128.82 (CH Ar), 128.62 (C sp2), 128.41 (CH Ar),

128.23 (CH Ar), 121.50 (C sp2), 70.83 (C espirano), 50.23 (CH2) y 13.37 (CH3) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 792 (M+·

+1, 2), 686 (M+ - COPh, 1), 549 (M

+ - 2 PhCO - S, 1),

521 (M+ - 2 PhCO - SCO, 1), 147 (25), 105 (PhCO

+, 33).


H, 3.28; N, 1.64.


S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

288


21. Reacción de cicloadición del aducto 285 con acetilendicarboxilato de dimetilo

(DMAD)

S

N

S

S

O

S

S

S

COPh

COPh

DMAD

PhCl, 83%

S

N

S

S

S

SSO

CO2Me

CO2Me

COPhPhOC

285 295

Sobre una disolución agitada del aducto 285 (45 mg, 0.081 mmol) en clorobenceno

(5 mL) se añadió acetilendicarboxilato de dimetilo (15 µL, 17 mg, 0.120 mmol). La

mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 4 horas. A continuación se eliminó el

disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se purificó mediante cromatografía

rápida (SiO2, desde diclorometano hasta diclorometano-acetato de etilo 5:1 ), lo que

permitió separar el compuesto 295 puro (47 mg, 0.067 mmol, 83%) como un sólido

amarillo; p.f.: 90-91ºC (CH2Cl2-acetato de etilo).

IR (KBr cm-1

): 1713 (C=O st, éster), 1659 (C=O st), 1651 (C=O st), 1645 (C=O st

heterociclo), 1595, 1537, 1435, 1258 (C-O st), 1112, 1017, 693.


7.64 (d, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.42 (t, J = 7.2 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

7.28-7.24 (m, 4 H, 4 CH Ar), 3.90 (s, 3H, OCH3), 3.84 (s, 3H, OCH3),

3.79-3.64 (m, 2 H, NCH2CH3) y 1.30 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 187.44 (C=O), 187.15 (C=O heterociclo),

182.94 (C=O), 168.65 (C=O), 161.02 (C=O), 154.95 (C sp2), 143.88 (C sp

2),

138.83 (C sp2), 137.39 (C Ar), 137.27 (C Ar), 137.15 (C sp

2), 136.26 (C sp

2),

134.46 (C sp2), 133.27 (CH Ar), 133.16 (CH Ar), 130.90 (C sp

2), 129.70 (C sp

2),

128.80 (CH Ar), 128.64 (CH Ar), 128.40 (CH Ar), 128.35 (CH Ar), 67.15 (C espirano),

54.28 (OCH3), 52.82 (OCH3), 51.02 (NCH2CH3) y 12.70 (NCH2CH3) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 700 (M+ + 1, 10), 641 (M

+ + 1 – CO2CH3, 10), 154 (75), 105

(PhCO+, 87), 73 (100).

Análisis: Calculado para C30H21NO7S6: C, 51.48; H, 3.02; N, 2.00; hallado: C, 51.34; H,

2.96; N, 1.80.


S

N

S

S

S

SSO

CO2Me

CO2Me

COPhPhOC

295


22. Reacción de cicloadición del aducto 283 con 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-diona (296)

S

N

S

S

O

S

S

S

CO2Me

CO2Me

N

NN

O

O

Ph

S

N

S

SN N

H

S

SO CO2CH3

CO2CH3

O+

283 296 298

PhCl, 48% Ph

Sobre una disolución agitada del aducto 283 (50 mg, 0.107 mmol) en clorobenceno (5 mL) se

añadió 4-fenil-1,2,4-triazolin-3,5-diona (296) (48 mg, 0.274 mmol). La mezcla de reacción se

calentó a reflujo durante 3 horas. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el

residuo resultante se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-

diclorometano 1:4), lo que permitió separar el compuesto 298 puro (29 mg, 0.051 mmol, 48%)

como un sólido anaranjado; p.f.: 81-82 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr cm-1

): 3353 (N-H st), 2951, 2924, 2851, 1731 (C=O st carbamida), 1661 (C=O

st), 1515, 1429, 1258 (C-O st), 1200 (C-O st), 1099, 1017, 753.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.62 (d, J = 7.7 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.51 (s ancho, 1 H, NH),

7.37 (t, J = 7.7 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.14 (t, J = 7.7 Hz, 1 H, 1 CH Ar), 3.93 (s, 3H, OCH3),

3.90 (s, 3H, OCH3), 3.59 (dc, J = 14.4 y 7.2 Hz, 1 H, NCH2CH3),


RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 185.58 (C=O heterociclo), 162.21 (C=O),

160.26 (C=O), 159.62 (C=O), 157.60 (C=N), 151.91 (C sp2), 151.15 (C sp

2), 137.46 (C

Ar), 135.97 (C sp2), 133.02 (C sp

2), 129.09 (CH Ar), 124.45 (CH Ar), 120.58(C sp

2),

119.25 (CH Ar), 118.85 (C sp2), 53.69 (OCH3), 53.63 (OCH3), 46.53 (NCH2CH3) y


EM (FAB) m/z (%): 567 (M+·

, 38), 538 (M+ - CH2CH3, 32), 475 (M

+ - Ph - CH3, 38),

462 (M+ - CO2CH3 - OCH3 - CH3, 42), 448 (M

+ - CO2CH3 - OCH3 - CH2CH3, 12),


419 (M+ - Ph - C2O2CH3, 55), 257 (M

+ - DMAD - CS2 - Ph - CH3, 23), 219 (40), 119

(85), 91 (PhN+, 100), 73 (92).

Masa exacta: calculada para C21H17N3O6S5: 566.9721 hallada: 566.9665.


298

S

N

S

S NHN

S

SO

CO2CH3

CO2CH3

O

Ph



acetilendicarboxilato de dimetilo (DMAD)

S

N

S

SS

S

SS CO2CH3H3CO2C S

S

H3CO2C

H3CO2C

S

N

S S

S

S

CO2CH3

CO2CH3

C6H6, 44%

2

161 307

Sobre una disolución agitada de 4-etilbis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona


(50 µL, 58 mg, 0.408 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 10

minutos. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se

purificó mediante cromatografía en capa fina preparativa (SiO2, eluyendo dos veces en

diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 307 puro (45 mg, 0.072 mmol,

44%), como un sólido anaranjado; p.f.: 119-120 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1

): 1754 (C=O st, éster), 1731 (C=O st, éster), 1576, 1437, 1235 (C=S st),

1002, 966, 684.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.98 (s, 3 H, OCH3), 3.93 (s, 3 H, OCH3),

3.38 (c, J = 7.2 Hz,2 H, NCH2CH3) y 1.27 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 195.55 (C=S), 160.87 (C sp2), 159.86 (C=O),

159.60 (C=O), 133.67 (C sp2), 133.14 (C sp

2), 132.80 (C sp

2), 53.98 (OCH3),

53.75 (OCH3), 49.84 (NCH2CH3) y 13.63 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 624 (M+ + 1, 45), 594 (M

+ - CH2CH3, 30), 562 (M

+ - 2 OCH3, 10),

533 (M+ - S - CO2CH3, 6), 91 (50), 77 (55), 69 (75), 55 (100).


H, 2.78; N, 2.16.


S

S

H3CO2C

H3CO2C

S

N

S S

S

S

CO2CH3

CO2CH3

307




S

N

S

SS

S

SS COPhPhOC

S

N

SS

S

SS

SCOPh

COPhPhOC

PhOC

161

C6H6, 61%

308

Sobre una disolución agitada de 4-etil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona




mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 2:3), lo que permitió

separar el compuesto 308 puro (29 mg, 0.036 mmol, 61%), como un sólido anaranjado;


IR (KBr cm-1

): 1650 (C=O st), 1595, 1537, 1446, 1436, 1261 (C=S st), 974, 693.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.50-7.42 (m, 12 H, 12 CH Ar), 7.29-7.22 (m, 8 H, 8 CH Ar),


RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 195.40 (C=S), 186.77 (C=O), 186.56 (C=O),

161.54 (C sp2), 140.56 (C sp

2), 140.27 (C sp

2), 136.63 (C Ar), 136.45 (C Ar),

134.14 (CH Ar), 134.03 (CH Ar), 133.04 (C sp2), 128.93 (CH Ar), 128.88 (CH Ar),

128.73 (CH Ar), 49.84 (NCH2CH3) y 13.76 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 808 (M+ + 1, 5%), 778 (M

+ - C2H5, 3), 776 (M

+ + 1 - S, 1%),

371 (13), 309 (14), 278 (12), 263 (13), 231 (64), 154 (96), 137 (100),109 (27).


H, 3.20; N, 1.58.


S

N

SS

S

SS

SCOPh

COPhPhOC

PhOC

308


25. Reacción de cicloadición de la bisdiolotiazina 161 con tres equivalentes de


S

N

S

SS

S

SS CO2CH3H3CO2C

S

N

S S

S

S

S SH3CO2C

H3CO2C


CO2CH3

C6H6, 27%

3

161 309



(73 µL, 84 mg, 0.59 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante

20 minutos. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante

se purificó mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta

diclorometano-acetato de etilo, 90:10), lo que permitió separar el compuesto 309 puro

(24 mg, 0.31 mmol, 27%), como un sólido anaranjado; p.f.: 87-88 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr cm-1

): 1735 (C=O st, éster), 1580, 1432, 1250.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.95 (s, 3 H, OCH3), 3.93 (s, 3 H, OCH3),

3.92 (s, 3 H, OCH3), 3.84 (s, 6 H, 2 OCH3), 3.73 (s, 3 H, OCH3),

3.64 (dc, J = 14.2 Hz y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3), 3.18 (dc, J = 14.2 Hz y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3)

y 1.19 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 195.85 (C=S), 165 .09 (C=O), 164.84 (C=O),

161.29 (C=O), 160.35 (C=O), 160.11 (C=O), 159.51 (C=O), 137.31 (C sp2),

134.89 (C sp2), 132.22 (C sp

2), 131.76 (C sp

2), 128.71 (C sp

2), 128.33 (C sp

2),

127.16 (C sp2), 126.80 (C sp

2), 124.72 (C sp

2), 115.45 (C sp

2), 71.42 (C espirano),

53.80 (OCH3), 53.65 (OCH3), 53.20 (OCH3), 53.07 (OCH3), 49.98 (NCH2CH3) y



EM (FAB) m/z (%): 766 (M+·

+ 1, 5), 577 (M+ + 1 - DMAD - CH3 - S, 3),

459 (M+ - DMAD - C3S4, 2), 401 (M

+ + 1 - DMAD - C3S4 - CO2CH3, 2), 355 (2),

327 (5), 281 (5), 221 (5), 207 (DMAD + 2S + 1, 7).


H, 3.14; N, 1.84.


S

N

S S

S

S

S S

H3CO2C

H3CO2C


CO2CH3

309


26. Cicloadición de la bisditiolotiazina 161 con tres equivalentes de


S

N

S

SS

S

S S DBA

S

N

SS

S

S

SS

PhOC

PhOC

COPhPhOC

COPh

COPh

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOCS

S

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

312

+

161 311





mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 2:3 hasta

diclorometano), lo que permitió separar los compuestos 311 (21 mg, 0.020 mmol, 23%) y

312203

(61 mg, 0.048 mmol, 55%) puros como un sólido rojizo; p.f.: 115-116 ºC (CH2Cl2-

éter de petróleo) y un sólido anaranjado; p.f.: 135-136 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo)

respectivamente.

Datos espestroscópicos de 311:

IR (KBr cm-1

): 2924, 2853, 1661 (C=O st), 1595, 1538, 1448, 1260 (C=S st), 691.


7.72 (d, J = 7.4 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 7.62-7.06 (m, 26 H, 26 CH Ar),

3.76 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3), 3.40 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3)

y 1.36 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


187.04 (C=O), 186.81 (C=O), 186.62 (C=O), 186.34 (C=O), 164.01 (C sp2),

203

La descripción espectroscópica y analítica de 312 se realizará posteriormente cuando se describa la

obtención de éste como producto único de reacción.


142.20 (C sp2), 141.14 (C sp

2), 140.28 (C sp

2), 138.06 (C sp

2), 137.23 (C sp

2),

137.12 (C sp2), 137.03 (C sp

2), 136.69 (C sp

2), 136.52 (C sp

2), 136.13 (C sp

2),

135.13 (C sp2), 134.55 (CH Ar), 134.03 (CH Ar), 133.99 (CH Ar), 133.93 (CH Ar),

133.23 (CH Ar), 133.08 (CH Ar), 131.75 (C sp2), 131.37 (C sp

2), 129.80 (CH Ar),



71.14 (C espirano), 50.56 (NCH2CH3) y 13.10 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1042 (M+ + 1, 1%), 744 (M

+ + 1 - DBA - 2 S, 1%),

550 (M+ + 1 - DBA - CS2 - PhCO - Ph, 60%), 522 (M

+ + 1 - DBA - CS2 - 2 PhCO, 40%),

105 (PhCO+, 35), 81 (40), 69 (75), 55 (100).


H, 3.31; N, 1.25.


S

N

SS

S

S

SS

PhOC

PhOC

COPhPhOC

COPh

COPh

311


27. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 161 con cuatro equivalentes de


S

N

S

SS

S

SS COPhPhOC

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOCS

S

COPh

COPh

SS

PhOCCOPh

161 312

4

C6H6, 95%



(206 mg, 0.88 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 60 minutos. Se

añadió una porción adicional de dibenzoilacetileno (69 mg, 0.29 mmol) y se calentó

durante 30 minutos. Este proceso se repitió dos veces más. Finalmente se eliminó el

disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se purificó mediante cromatografía

líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta diclorometano-acetato de etilo 98:2),

lo que permitió separar el compuesto 312 puro (177 mg, 0.14 mmol, 95%), como un

sólido anaranjado; p.f.: 135-136 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr cm-1

): 3060, 2925, 1664 (C=O st), 1595, 1578, 1536, 1448, 1258, 691.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.94-7.04 (m, 40 H, 8 C6H5), 3.88 (s ancho, 2 H, CH2),

1.49 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 193.13 (C=O), 189.80 (C=O), 187.15 (C=O), 186.68 (C=O),

143.37 (C sp2), 137.29 (C sp

2), 137.12 (C sp

2), 136.95 (C sp

2), 135.21 (C sp

2),

134.51 (CH Ar), 134.00 (CH Ar), 133.04 (C sp2), 132.92 (CH Ar), 132.88 (C sp

2),


128.23 (CH Ar), 71.24 (C espirano), 52.55 (NCH2CH3) y 13.16 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1275 (M+·, 1), 1170 (M

+ - PhCO, 1), 1011 (M

+ + 1 - CH2CH3 - DBA, 1),

977 (M+ + 2 - DBA - 2 S, 1), 914 (M

+ + 1 - DBA - 4 S, 1), 884 (M

+ + 1 - DBA - 4 S - CH2CH3, 1),


732 (M+ + 1 - 2 DBA - CS2, 1), 716 (M

+ - 2 DBA - CS2 - CH3, 1), 670 (M

+ - 2 DBA - CS3 - CH2CH3, 1),

550 (6), 522 (M+ + 1 - 2 DBA - CS3 - CH2CH3 - PhCOCS, 4), 105 (PhCO

+, 42).


H, 3.18; N, 1.33.


S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOCS

S

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

312


28. Síntesis de diisopropillaurilamida (317)

HN

C11H23 Cl

O

N

C11H23 O

+

CH2Cl2, 93%

314 315 317

Sobre una disolución agitada de diisopropilamina (6.40 mL, 4.65 g, 45.95 mmol) en

diclorometano (100 mL) se añadió lentamente cloruro de lauroilo (5.00 g, 22.85 mmol).

Tras completar la adición, la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente

durante 4 horas. A continuación se vertió sobre agua (50 mL) y se separaron la fases. La

fase acuosa se extrajo con diclorometano (3 x 20 mL) y los extractos orgánicos

combinados se lavaron con una disolución acuosa saturado de NaHCO3 (3 x 50 mL) y se

secaron sobre sulfato sódico. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor y

se obtuvo el compuesto 317 (6.02 g, 21.25 mmol, 93%) como un aceite de color

amarillo claro que se utilizó sin purificación en la siguiente etapa.

IR (KBr cm-1

): 2925 (C-H st), 2854 (C-H st), 1642 (C=O st), 1439, 1370, 1216, 1135,

1044, 607.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.87-3.80 (m, 1 H, CH(CH3)2),

3.36-3.33 (m, 1 H, CH(CH3)2), 2.13 (t, J = 7.5 Hz, 2 H, NCOCH2),

1.51-1.43 (m, 2 H, NCOCH2CH2), 1.24 (d, J = 7.0 Hz, 6 H, CH(CH3)2),

1.20-1.12 (m, 18 H, 9 CH2), 1.06 (d, J = 7.0 Hz, 6 H, CH(CH3)2) y

0.74 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, CH2) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 171.64 (C=O), 47.94 (CH(CH3)2), 45.16 (NCH2),

35.09 (CH2), 31.62 (CH2), 29.23 (CH2), 29.06 (CH2), 25.17 (CH2), 22.38 (CH2),

20.68 (CH2), 20.40 (CH(CH3)2) y 13.76 (CH3) ppm.


0.0

0.0

0.5

0.5

1.0

1.0

1.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.04.54.55.0

5.0

5.5

5.5

6.0

6.0

6.5

6.5

7.0

7.0

7.5

7.5

8.0

8.0

-25 -25 0 0 252550507575100100125 125 150 150 175 175 200 200


N

C11H23 O

317


29. Síntesis de diisopropillaurilamina (319)

N

C11H23 O

317

LiAlH4

THF, 97%

N

C11H23

319

Sobre una disolución agitada de diisopropillaurilamida (5.00 g, 17.64 mmol) en

tetrahidrofurano (100 mL) se añadió lentamente hidruro de litio y aluminio

(1.34 g, 35.28 mmol). Tras completar la adición la mezcla de reacción se calentó a

reflujo durante 96 horas. A continuación la mezcla de reacción se vertió sobre una

disolución THF-H2O 1:1 (60 mL). Seguidamente se filtraron las sales y éstas se lavaron

con agua y con éter dietílico. El filtrado se extrajo con éter dietílico (6 x 50 mL). Los

extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato sódico. Tras eliminar el

disolvente en el rotavapor se obtuvo compuesto 319 (4.61 g, 17.11 mmol, 97%) como

un aceite de color amarillo que se utilizó sin ningún tipo de purificación posterior.

IR (KBr cm-1

): 2961 (C-H st), 2925 (C-H st), 2854 (C-H st), 1465, 1383, 1360, 1206.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 3.01-2.91 (m, 2 H, 2 CH(CH3)2), 2.34-2.25 (m, 2 H, NCH2),

1.38-1.11 (m, 20 H, 10 CH2), 0.96-0.92 (m, 12 H, 2 CH(CH3)2) y 0.87-0.78 (m, 3 H, CH3)

ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 500 MHz) δ: 48.46 (CH(CH3)2), 45.40 (NCH2), 34.78 (CH2),

31.84 (CH2), 31.52 (CH2), 29.57 (CH2), 29.28 (CH2), 27.41 (CH2), 25.47 (CH2),

22.59 (CH2), 20.43 (CH(CH3)2) y 13.97 (CH3) ppm.


-0.2-0.20.00.00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.21.41.41.61.61.81.82.02.02.22.22.42.42.62.62.82.83.03.03.23.2

252550507575100100125125150150175175200200

N

C11H23

319


N

C11H23

319


30. Síntesis de 4-lauril-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona (321).

N

C12H25

S

N

S

SS

S

C12H25 SS2) Et3N

CHCl3, 5%

319 321

1) S2Cl2, DABCO

Se adicionó lentamente dicloruro de diazufre (3.0 mL, 37.5 mmol) a una disolución de

N-lauroildiisopropilamina (1.0 g, 3.71 mmol) y 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano

(DABCO, 3.32 g, 29.6 mmol) en cloroformo (100 mL) mantenida bajo nitrógeno y

enfriada a -40 ºC. La mezcla se agitó bajo nitrógeno durante 15 minutos a -40 ºC, y

después durante tres días a temperatura ambiente. A continuación la mezcla de reacción

se enfrió a 0 ºC y se añadió lentamente trietilamina (6.7 mL, 48.1 mmol). Tras

completar la adición la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente durante

2 horas. Seguidamente la mezcla de reacción se filtró a través de celita y se eliminó el

disolvente en el rotavapor. El residuo se disolvió en diclorometano (100 mL), se filtró y

se lavó con ácido sulfúrico al 70% v/v (15 mL). La fase orgánica se extrajo con ácido

sulfúrico concentrado (95-98%, 20 mL). La fase de ácido sulfúrico concentrado se vertió

sobre hielo (200 g) y se extrajo con diclorometano (3 x 50 mL). La fase orgánica se lavó

con agua (3 x 30 mL), se secó sobre sulfato magnésico anhidro y se concentró en el

rotavapor. El crudo se purificó por cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de

petróleo hasta diclorometano). Esto permitió obtener el compuesto 321 puro

(89 mg, 0.19 mmol, 5%) como un sólido negro; p.f.: 147-149 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2920, 2848, 1551, 1434, 1308 (C=S st), 1063.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.09 (t, J = 7.9 Hz, 2 H, NCH2), 1.76-1.72 (m, 2 H, NCH2CH2),

1.37-1.25 (m, 18 H, 9 CH2) y 0.88 (t, J = 7.0 Hz, CH3) ppm.


RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 201.94 (C=S), 155.38 (C=C-CS), 149.07 (C=C-CS),

47.97 (NCH2), 31.84 (CH2), 29.56 (CH2), 29.50 (CH2), 29.41 (CH2), 29.26 (CH2),

26.77 (CH2), 22.62 (CH2) y 14.06 (CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 479 (M+·, 12), 447 (M+ - S, 100), 414 (25), 280 (20), 192 (16),

100 (25), 64 (82), 55 (56), 43 (78).


S

N

S

SS

S

C12H25 SS

321




S

N

S

SS

S

SS COPhPhOC

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C12H25

SS

COPh

COPh

SS

PhOCCOPh

321 323

4

C6H6, 93%

C12H25

Sobre una disolución agitada de 4-lauril-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona



añadió una porción adicional de dibenzoilacetileno (38 mg, 0.162 mmol) y se calentó

durante 30 minutos. Finalmente se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo

resultante se purificó mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de

petróleo-diclorometano 1:1, hasta diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 323

puro (55 mg, 0.039 mmol, 93%), como un sólido anaranjado; p.f.: 65-66 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2923, 2852, 1663 (C=O st), 1596, 1578, 1539, 1448, 1258, 1242.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.92-7.06 (m, 40 H, 8 C6H5), 3.78 (m, 2 H, NCH2),

1.26 (m, 20 H, 10 CH2) y 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 193.06 (C=O), 189.83 (C=O), 187.09 (C=O),

186.61 (C=O), 143.04 (C sp2), 137.36 (C sp

2), 137.26 (C sp

2), 137.16 (C sp

2),

137.04 (C sp2), 135.27 (C sp

2), 134.45 (CH Ar), 133.89 (CH Ar), 133.52 (C sp

2),

132.85 (CH Ar),132.79 (C sp2), 132.49 (C sp

2), 129.85 (CH Ar), 129.63 (CH Ar),

128.76 (CH Ar),128.73 (CH Ar), 128.65 (CH Ar), 128.24 (CH Ar), 128.21 (CH Ar),

71.11 (C espirano), 58.04 (CH2), 53.34 (CH2), 31.88 (CH2), 29.72 (CH2), 29.62 (CH2),

29.59 (CH2), 29.30 (CH2), 28.03 (CH2), 27.34 (CH2), 22.64 (CH2) y 14.06 (CH3) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 1416 (M+·

+ 1, 9), 1309 (M+ - PhCO, 1), 1118 (M

+ - DBA - 2 S, 2),

531 (2), 207 (15), 147 (25), 133 (15), 105 (PhCO+, 100), 91 (40), 73 (95) y 55 (80).


H, 4.66; N, 0.97.


S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C12H25

SS

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

323


32. Síntesis de diisopropilestearilamida (318)

HN

C17H35 Cl

O

N

C17H35 O

+

CH2Cl2, 88%

314 316 318

Sobre una disolución agitada de diisopropilamina (4.60 mL, 3.34 g, 33.00 mmol) en

diclorometano (100 mL) se añadió lentamente cloruro de estearoilo (5.00 g, 16.50

mmol). Tras completar la adición, la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente

durante 4 horas. A continuación se vertió sobre agua (50 mL) y se separaron la fases. La

fase acuosa se extrajo con diclorometano (3 x 20 mL) y los extractos orgánicos

combinados se lavaron con una disolución acuosa saturado de NaHCO3 (3 x 50 mL) y se

secaron sobre sulfato sódico. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor y

se obtuvo el compuesto 318 (5.34 g, 14.52 mmol, 88%) como un sólido de color beige,

p. f.: 33-34 ºC, que se utilizó sin purificación en la siguiente etapa.

IR (KBr cm-1

): 2917 (C-H st), 2814 (C-H st), 1641 (C=O st), 1467, 1368, 1217, 1134,

1042, 721, 606.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 3.95-3.90 (m, 1 H, CH(CH3)2),

3.48-3.423 (m, 1 H, CH(CH3)2), 2.21 (t, J = 7.1 Hz, 2 H, NCOCH2),

1.57-1.53 (m, 2 H, NCOCH2CH2), 1.32 (d, J = 7.1 Hz, 6 H, CH(CH3)2),

1.24-1.20 (m, 30 H, 15 CH2), 1.13 (d, J = 7.1 Hz, 6 H, CH(CH3)2) y

0.82 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, CH2) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 171.91 (C=O), 48.11 (CH(CH3)2), 45.33 (NCH2),

35.30 (CH2), 31.81 (CH2), 29.57 (CH2), 29.38 (CH2), 25.35 (CH2), 22.57 (CH2),

20.90 (CH2), 20.59 (CH(CH3)2) y 13.98 (CH3) ppm.


0.0

0.0

0.5

0.5

1.0

1.0

1.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.04.54.55.0

5.0

5.5

5.5

6.0

6.0

6.5

6.5

7.0

7.0

7.5

7.5

8.0

8.0

25 25 50507575100100125125150 150 175 175 200 200


N

C17H35 O

318


33. Síntesis de diisopropilestearilamina (320)

N

C17H35 O

318

LiAlH4

THF, 91%

N

C17H35

320

Sobre una disolución agitada de diisopropilestearilamida (5.00 g, 13.60 mmol) en

tetrahidrofurano (100 mL) se añadió lentamente hidruro de litio y aluminio

(1.03 g, 27.20 mmol). Tras completar la adición la mezcla de reacción se calentó a

reflujo durante 96 horas. A continuación la mezcla de reacción se vertió sobre una

disolución THF-H2O 1:1 (60 mL). Seguidamente se filtraron las sales y éstas se lavaron

con agua y con éter dietílico. El filtrado se extrajo con éter dietílico (6 x 50 mL). Los

extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato sódico. Tras eliminar el

disolvente en el rotavapor se obtuvo compuesto 320 (4.38 g, 12.38 mmol, 91%) como

un aceite de color amarillo que se utilizó sin ningún tipo de purificación posterior.

IR (KBr cm-1

): 2924 (C-H st), 2853 (C-H st), 1466, 1360, 1206, 721.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 3.62-3.52 (m, 2 H, 2 CH(CH3)2), 2.92-2.79 (m, 2 H, NCH2),

1.92-1.90 (m, 2 H, CH2), 1.43-1.39 (m, 12 H, 2 CH(CH3)2), 1.27-1.21 (m, 30 H, 15 CH2) y

0.84 (t, J = 6.5 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 500 MHz) δ: 53.72 (NCH2), 47.21 (CH(CH3)2), 32.71 (CH2),

31.81 (CH2), 29.58 (CH2), 29.38 (CH2), 29.25 (CH2), 28.82 (CH2), 27.29 (CH2),

26.78 (CH2), 25.67 (CH2), 22.57 (CH(CH3)2), 18.00 (CH2) y 14.01 (CH3) ppm.


0.00.00.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.04.54.5

00252550507575100100125125150150175175200200

N

C17H35

320


N

C17H35

320


34. Síntesis de 4-estearil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona (322)

N

C18H37

S

N

S

SS

S

C18H37 SS

1) S2Cl2, DABCO

2) Et3N

CHCl3, 20%

320 322

Se adicionó lentamente dicloruro de diazufre (2.26 mL, 28.3 mmol) a una disolución de

N-estearildiisopropilamina (1.0 g, 2.83 mmol) y 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano

(DABCO, 2.54 g, 22.7 mmol) en cloroformo (100 mL) mantenida bajo nitrógeno y

enfriada a -40 ºC. La mezcla se agitó bajo nitrógeno durante 15 minutos a -40 ºC, y

después durante tres días a temperatura ambiente. A continuación la mezcla de reacción

se enfrió a 0 ºC y se añadió lentamente trietilamina (5.1 mL, 36.6 mmol). Tras

completar la adición la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente durante

2 horas. Seguidamente la mezcla de reacción se filtró a través de celita y se eliminó el

disolvente en el rotavapor. El residuo se disolvió en diclorometano (100 mL), se filtró y

se lavó con ácido sulfúrico al 70% v/v (15 mL). La fase orgánica se extrajo con ácido

sulfúrico concentrado (95-98%, 20 mL). La fase de ácido sulfúrico concentrado se vertió

sobre hielo (200 g) y se extrajo con diclorometano (3 x 50 mL). La fase orgánica se lavó

con agua (3 x 30 mL), se secó sobre sulfato magnésico anhidro y se concentró en el

rotavapor. El crudo se purificó por cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de

petróleo hasta diclorometano). Esto permitió obtener el compuesto 322 puro

(319 mg, 0.57 mmol, 20%) como un sólido negro; p.f.: 134-135 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2919, 2847, 1451, 1310 (C=S st), 1065.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.10 (t, J = 7.9 Hz, 2 H, NCH2), 1.76-1.72 (m, 2 H, NCH2CH2),

1.37-1.25 (m, 30 H, 15 CH2) y 0.88 (t, J = 7.0 Hz, CH3) ppm.


RMN-13

C (C5D5N, 50 MHz) δ: 203.75 (C=S), 162.15 (C=C-CS), 149.64 (C=C-CS),

48.42 (NCH2), 32.01 (CH2), 29.96 (CH2), 29.88 (CH2), 29.81 (CH2), 29.76 (CH2), 29.73 (CH2),


EM (FAB) m/z (%): 564 (M+ + 1, 2), 532 (M

+ + 1 - S, 4), 500 (M

+ + 1 - 2 S, 3),

312 (M+ + 2 - C18H37, 7), 280 (3), 248 (4), 216 (4), 192 (3), 69 (52), 55 (100).


S

N

S

SS

S

C18H37 SS

322




S

N

S

SS

S

SS COPhPhOC

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C18H37

SS

COPh

COPh

SS

PhOCCOPh

322 324

4

C6H6, 55%

C18H37

Sobre una disolución agitada de 4-estearil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona



añadió una porción adicional de dibenzoilacetileno (63 mg, 0.269 mmol) y se calentó durante

30 minutos. Este proceso se repitió dos veces más. Finalmente se eliminó el disolvente en el

rotavapor, y el residuo resultante se purificó mediante cromatografía líquida de media presión

(SiO2, éter de petróleo hasta diclorometano-acetato de etilo 95:5), lo que permitió separar el

compuesto 324 puro (70 mg, 0.049 mmol, 55%), como un sólido anaranjado; p.f.: 76-77 ºC

(CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2923, 2852, 1664 (C=O st), 1596, 1578, 1536, 1448, 1314, 1258, 691.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.92-7.04 (m, 40 H, 8 C6H5), 3.88 (s ancho, 2 H, NCH2),


RMN-13


186.70 (C=O), 143.14 (C sp2), 137.39 (C sp

2), 137.27 (C sp

2), 137.21 (C sp

2),

137.14 (C sp2), 135.26 (C sp

2), 134.55 (CH Ar), 133.97 (CH Ar), 133.44 (C sp

2),

132.94 (CH Ar), 132.87 (C sp2), 132.49 (C sp

2), 129.88 (CH Ar), 129.64 (CH Ar),


71.03 (C espirano), 32.28 (CH2), 31.92 (CH2), 29.78 (CH2), 29.72 (CH2), 29.66 (CH2),



EM (FAB) m/z (%): 1500 (M+ + 1, 100), 1396 (M

+ + 2 - PhCO, 30),

1202 (M+ + 1 - DBA - 2 S, 78), 1096 (M

+ - PhCO - DBA - 2 S, 20), 904 (M

+ + 1 - 2 DBA - 4 S, 22),

545 (M+ + 1 - 3 DBA - C18H37, 45), 439 (M

+ - 3 DBA - C18H37 - PhCO, 72).


H, 5.16; N, 0.80.


S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C18H37

SS

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

324




S

N

S

SS

S

SSC18H37

S

N

S S

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

H3CO2C CO2CH3

325

C6H6, 56%

322

C18H37

2

Sobre una disolución agitada de 4-estearil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona


(19 µL, 22 mg, 0.155 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 20 minutos. A


mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano, 3:2), lo que permitió

separar el compuesto 325 puro (30 mg, 0.035 mmol, 56%), como un sólido aceitoso de color

rojo.

IR (KBr, cm-1): 2956, 2924, 2852, 1736 (C=O st), 1729 (C=O st), 1260 (C=S st).

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 3.98 (s, 6H, 2 OCH3), 3.93 (s, 6H, 2 OCH3),

3.29-3.21(m, 2 H, NCH2), 1.24-1.21 (m, 32 H, 16 CH2) y 0.87 (t, J = 6.4 Hz, 3 H, CH3)

ppm.

RMN-13


159.58 (C sp2), 133.57 (C sp

2), 133.47 (C sp

2), 132.83 (C sp

2), 55.42 (NCH2),

53.92 (OCH3), 53.79 (OCH3), 53.75 (CH2), 53.70 (CH2), 53.63 (CH2), 53.41 (CH2),

53.16 (CH2), 53.04(CH2), 31.89 (CH2), 29.66 (CH2), 29.56 (CH2), 29.48 (CH2),

29.35 (CH2), 29.32 (CH2), 29.26 (CH2), 28.18 (CH2), 27.27 (CH2), 22.66 (CH2) y

14.08 (CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 848 (M+ + 1, 4), 816 (M

+ + 1 - S, 1), 594 (M

+ - C18H37, 5),

562 (M+ - C18H37 - S, 3), 275 (4), 69 (62), 55 (85).



H, 5.79; N, 1.76.


252550507575100100125125150150175175200200

S

N

S S

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

325

C18H37


S

N

S S

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

325

C18H37




S

N

S

SS

S

SS

S

N

S S

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

H3CO2C CO2CH3

ClCl

C6H6, 68%

2

326186

Sobre una disolución agitada de 4-cloroetil-bis[1,2]ditiolo[3,4-b:4’,3’-e][1,4]tiazina-3,5-ditiona


(12 µL, 14 mg, 0.100 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 45 minutos. A


mediante cromatografía en capa fina preparativa (SiO2, diclorometano dos veces), lo que

permitió separar el compuesto 326 puro (18 mg, 0.027 mmol, 68%), como un sólido rojo;

p.f.: 178-179 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1): 1732 (C=O st), 1712 (C=O st), 1574, 1453, 1428, 1448, 1268 (C=S),

1019, 978.

RMN-1H (CDCl3, 250 MHz) δ: 3.96 (s, 6 H, 2 OCH3), 3.91 (s, 6 H, 2 OCH3),

3.77-3.71 (m, 2 H, CH2) y 3.66-3.59 (m, 2 H, CH2) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 62.5 MHz) δ: 195.42 (C=S), 160.81 (C sp2), 159.60 (C=O),

159.46 (C=O), 133.53 (C sp2), 133.10 (C sp

2), 132.24 (C sp

2), 55.94 (CH2Cl),

54.04 (OCH3), 53.80 (OCH3) y 40.77 (NCH2) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 658 (M+ + 1, 5), 626 (M

+ + 1 - S, 1), 594 (M

+ - CH2CH2Cl , 6),

563 (M+ + 1 - 2 CO2CH3 - CH2CH2Cl - CH3, 2), 399 (M

+ + 1 - DMAD - CH2CH2Cl - CS, 3)

147 (25), 91 (45), 81 (32), 73 (100), 55 (60).


Análisis: Calculado para C20H16ClNO8S7: C, 36.50; H, 2.45; N, 2.13; hallado: C, 36.55;

H, 2.35; N, 1.91.


S

N

S S

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

Cl

326


38. Reacción de cicloadición de la tiazina 190 con dos equivalentes de


S

N

S

S

SS

SS PhOC COPh

C6H6, 36%

190 327

2

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

Sobre una disolución agitada de 5,6-dihidro-4-(3-tiono[1,2]ditiol-4-il)-[1,2]ditiolo-

[3,4-b][1,4]tiazina-3-tiona (20 mg, 0.059 mmol) en benceno (5 mL) se añadió

dibenzoilacetileno158,159,202

(35 mg, 0.149 mmol). La mezcla de reacción se agitó a

temperatura ambiente durante 20 minutos. A continuación se eliminó el disolvente en frío, y el

residuo resultante se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-

diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 327 puro (17 mg, 0.021 mmol, 36%),

como un sólido marrón; p.f.: 118-119 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2923, 1662, 1654 (C=O st), 1647, 1595, 1447, 1261 (C=S st),

1231 (C=S st), 692.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 10.74 (s, 1 H, CSH), 7.50-7.43 (m, 10 H, 2 C6H5),

7.30-7.24 (m, 10 H, 2 C6H5),4.14-4.10 (m, 1 H, ½ CH2), 3.63-3.42 (m, 1 H, CH2) y

3.12-3.02 (m, 1 H, ½ CH2) ppm.

RMN-13

C (CD2Cl2, 75 MHz) δ: 199.20 (CSH), 197.69 (C=S), 187.59 (C=O),

187.23 (C=O), 187.13 (C=O), 159.88 (C sp2), 155.79 (C sp

2), 142.89 (C sp

2),

141.33 (C sp2), 140.61 (C sp

2), 140.16 (C sp

2), 137.34 (CH Ar), 137.19 (CH Ar),

136.01 (C sp2), 134.73 (CH Ar),134.64 (CH Ar), 134.51 (CH Ar), 133.83 (C sp

2),

129.46 (CH Ar), 129.40 (CH Ar),129.31 (CH Ar), 129.25 (CH Ar), 46.24 (CH2) y

33.04 (CH2) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 808 (M+ + 1, 2), 105 (PhCO

+, 50), 77 (Ph

+, 45), 69 (70), 55 (100).


327

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC


52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

327

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC


39. Reacción de cicloadición de la tiazina 190 con tres equivalentes de


S

N

S

S

SS

SS

S

N

SPhOC

PhOC

SS

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

C6H6

190 328 (40%)

3 DBA

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

329 (20%)

+




(60 mg, 0.256 mmol). La mezcla de reacción se agitó a

temperatura ambiente durante 45 min. A continuación se eliminó el disolvente en el

rotavapor, y el residuo resultante se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter

de petróleo-diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 328 puro

(31 mg, 0.030 mmol, 40%), como un sólido marrón; p.f.: 109-110 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo) y el compuesto 329 puro (16 mg, 0.015 mmol, 20%) como un sólido

anaranjado; p.f.: 116-117 ºC (CH2Cl2-éter de petróleo).

Datos espectroscópicos de 328:

IR (KBr, cm-1

): 2923, 1655 (C=O st), 1649, 1595, 1447, 1260, 1177, 692.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 10.87 (s, 1 H, CSH), 8.06-6.95 (m, 30 H, 6 C6H5),

4.00 (d, J = 13.6 Hz, 2 H, CH2), 3.39-3.23 (m, 2 H, CH2) y

3.11 (d, J = 13.6 Hz, 2 H, CH2) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 199.77 (CSH), 193.03 (C=S), 189.79 (C=O),

187.31 (C=O), 187.09 (C=O), 186.45 (C=O), 160.51 (C sp2), 142.77 (C sp

2),

138.64 (C sp2), 137.01 (C sp

2), 134.26 (CH Ar), 133.91 (C sp

2), 133.88 (CH Ar),

133.81 (CH Ar), 133.04 (CH Ar),132.98 (CH Ar), 130.06 (CH Ar), 129.92 (CH Ar),



128.46 (CH Ar), 128.27 (CH Ar), 128.22 (CH Ar), 128.15 (CH Ar), 119.99 (C sp2),

68.13 (C espirano), 49.21 (CH2) y 26.73 (CH2) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1042 (M+ + 1, 2), 711 (M

+ - DBA - 3 S, 3), 689 (M

+ - DBA - 2 S - CSH, 2),

638 (M+ - DBA - 2 S- PhCO, 3), 105 (PhCO

+, 70), 69 (80), 55 (100).


H, 3.54; N, 1.23.

Datos espectroscópicos de 329:

IR (KBr, cm-1

): 2924, 1655 (C=O st), 1648, 1595, 1448, 1260, 1230 (C=S st), 1177,

690.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 7.86-7.19 (m, 30 H, 6 C6H5), 6.43 (HC=C) y

4.28-3.14 (m, 4 H, 2 CH2) ppm.

RMN-13


187.31 (C=O), 186.94 (C=O), 186.25 (C=O), 159.16 (C sp2), 141.45 (C sp

2),



128.87 (CH Ar), 128.72 (CH Ar), 128.58 (CH Ar), 128.38 (CH Ar),128.28 (CH Ar),

128.23 (CH Ar), 128.15 (CH Ar), 110.47 (HC=C), 67.51 (C espirano), 48.75 (CH2) y

26.66 (CH2) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1042 (M+ + 1, 2), 711 (M

+ - DBA - 3 S, 3), 105 (PhCO

+, 50),

69 (80), 55 (100).


S

N

SPhOC

PhOC

S

S

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

328


77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

SPhOC

PhOC

S

S

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

328


S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

329


77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

329


40. Reacción de cicloadición de la tiazina 190 con cuatro equivalentes de


S

N

S

S

SS

SS PhOC COPh

S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

SS

PhOC

PhOC

C6H6, 68%

190 330

4




(69 mg, 0.295 mmol). La mezcla de reacción se calentó a

reflujo durante 60 minutos. Se añadió una porción adicional de dibenzoilacetileno

(20 mg, 0.085 mmol) y se calentó durante 30 minutos. Este proceso se repitió dos veces

más. Finalmente se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se

purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1, hasta

diclorometano), lo que permitió separar el compuesto 330 puro


IR (KBr, cm-1

): 1660 (C=O st), 1595, 1579, 1534, 1448, 1258, 1173, 691.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.00-6.88 (m, 40 H, 8 C6H5), 6.31 (s, 1 H, CH),

5.34 (d, J = 13 Hz, 1 H, CH2), 3.64-3.48 (m, 2 H, CH2) y 3.32 (d, J = 13 Hz, 1 H, CH2) ppm.

RMN-13


188.04 (C=O), 187.17 (C=O), 186.82 (C=O), 139.52 (C sp2), 137.40 (C sp

2),

137.28 (C sp2), 133.20 (CH Ar), 132.99 (CH Ar), 130.40 (C sp

2), 130.11 (C sp

2),



128.20 (CH Ar), 128.11 (CH Ar), 69.61 (C espirano), 67.71 (C espirano), 49.47 (CH2)

y 25.77 (CH2) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 1275 (M+·

, 9), 1169 (M+ + 1 - PhCO, 1), 1009 (M

+- DBA - S, 2),

711 (M+ - 2 DBA - 3 S, 2), 679 (M

+ - 2 DBA - 4 S, 2), 105 (PhCO

+, 100).


H, 3.47; N, 1.18.


S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

330


41. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 182 con acetilendicarboxilato de

dimetilo (DMAD)

N

SSS

S

OS

182

CO2CH3H3CO2C

N

SS

O

SH3CO2C

H3CO2C

331

SS

CO2CH3

H3CO2C2

Tolueno, 65%


(116 mg, 0.40 mmol) en tolueno (15 mL) se añadió acetilendicarboxilato de dimetilo

(123 µL, 142 mg, 1.00 mmol). La mezcla de reacción se agitó y se calentó a reflujo

durante dos horas. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo

resultante se purificó mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de

petróleo hasta diclorometano-acetato de etilo, 20:1), lo que permitió separar el

compuesto 331 puro (150 mg, 0.26 mmol, 65%), como un sólido amarillo;


IR (KBr cm-1

): 2955, 2196, 1739 (C=O st, éster), 1703 (C=O st, éster),

1667 (C=O st, heterociclo), 1573, 1430, 1249, 1208.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.76 (c, J = 7.0 Hz, 2 H, NCH2CH3), 3.90 (s, 3 H, CH3),

3.88 (s, 3 H, CH3), 3.82 (s, 6 H, 2 CH3) y 1.58 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


160.09 (C=O), 135.59 (C sp2), 129.88 (C sp

2), 129.00 (C sp

2), 127.17 (C sp

2),

125.78 (C sp2), 104.71 (C sp

2), 63.97 (C espirano), 54.00 (OCH3), 53.42 (OCH3),

53.33 (OCH3), 52.89 (OCH3), 42.80 (NCH2CH3) y 15.87 (NCH2CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 575 (M+·

, 13), 516 (M+ - CO2CH3, 35),

456 (M+ - CH2CH3 - CO2CH3 - OCH3, 5), 400 (M

+ + 1 - DMAD - S, 25),

341 (M+ - DMAD - 2 S - OCH3, 13), 313 (M

+ - DMAD - 2 S - CO2CH3, 5),


283 (M+ + 1 - DMAD - 2 S - CO2CH3 - OCH3, 8), 254 (M

+ - DMAD - 2 S - 2 CO2CH3,

4), 206 (C2S2(CO2CH3)2+,4), 103 (CSCO2CH3

+, 6), 59 (CO2CH3

+, 100).


Análisis: Calculado para C20H17NO9S5: C, 41.73; H, 2.98; N, 2.43; hallado: C, 41.90; H, 3.00; N, 2.41.


N

SS

O

SH3CO2C

H3CO2C

331

SS

CO2CH3

H3CO2C


26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

N

SS

O

SH3CO2C

H3CO2C

331

SS

CO2CH3

H3CO2C


42. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 182 con dicianoacetileno (DCA)

N

SSS

S

OS

182

CNNC

N

SS

O

SNC

NC

332

SS

CNNC

2

C6H6, 38%


(55 mg, 0.189 mmol) en benceno (10 mL) se añadió dicianoacetileno156,157


continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor. El residuo resultante se purificó


diclorometano-acetato de etilo, 90:10), lo que permitió separar el compuesto 332204

puro

(31 mg, 0.070 mmol, 38%), como un sólido amarillo; p.f.: 228-229 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2222 (CN st, débil), 1662 (CO st), 1530, 1063, 914.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.71 (c, J = 7.0 Hz, 2 H, CH2) y 1.60 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, CH3)

ppm.

EM (IE) m/z (%): 443 (M+·

, 32), 428 (M+ - CH3, 14), 414 (M

+ - CH2CH3, 12),

383 (M+ - SCO, 11), 353 (M

+ +1 - SCO - CH2CH3, 12), 335 (M

+ - NCCCCN - S, 90),

320 (M+ - NCCCCN - S - CH3, 27), 307 (M

+ + 1 - NCCCCN - S - CH2CH3, 38),

291 (M+ - DCA - CS2, 12), 276 (M

+ - DCA - CS2 - CH3, 35),

261 (M+ - DCA - CS2 - CH2CH3, 5), 140 (NCC2S2CN

+, 22), 76 (NCCCCN

+, 14),

70 (SCCN+, 100).

204 No se pudo realizar el RMN-13C de 332 ya que el producto es muy insoluble y además, se

descompone en disolución.


Masa exacta: calculada para C16H5N5OS5: 442.9083; hallada: 442.9098.


N

SS

O

SNC

NC

332

SS

CN

NC


43. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 182 con dibenzoilacetileno (DBA)

N

SSS

S

OS

182

N

SS

O

SPhOC

PhOC

333

SS

COPh

PhOC

COPhPhOC

C6H6 , 73%

2



(201 mg, 0.860 mmol). La mezcla de reacción se agitó y se calentó a reflujo durante 30

minutos. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, el residuo resultante se

purificó mediante cromatografía líquida de media presión (SiO2, éter de petróleo hasta

diclorometano) lo que permitió separar el compuesto 333 puro


petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 1660 (C=O st), 1594, 1529, 1446, 1244, 689.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.71-7.19 (m, 20 H, 4 C6H5), 5.00 (c, J = 6.9 Hz, 2 H, CH2)

y 1.73 (t, J = 6.9 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13


179.31 (C=O), 138.81 (C sp2), 136.98 (C sp

2), 136.05 (C sp

2), 135.66 (C sp

2),

135.17 (C sp2), 134.70 (CH Ar), 133.84 (CH Ar), 133.47 (CH Ar), 132.24 (C sp

2),

131.05 (C sp2), 130.50 (CH Ar), 130.33 (CH Ar), 129.74 (C sp

2), 129.26 (C sp

2),

128.90 (CH Ar), 128.47 (CH Ar), 128.41 (CH Ar), 104.72 (C sp2), 63.26 (C espirano),

43.03 (CH2) y 16.06 (CH3) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 760 (M+ + 1, 10), 654 (M

+ - COPh, 1), 494 (M

+ - DBA- S, 2),

462 (M+ + 1 - DBA- 2 S, 3), 434 (M

+ - DBA- S2CO, 3), 290 (M

+ - 1 - 2 DBA, 38),

105 (PhCO+, 43).


H, 3.39; N, 1.82.


N

SS

O

SPhOC

PhOC

333

SS

COPh

PhOC


44. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 181 con acetilendicarboxilato de

dimetilo (DMAD)

N

SSS

S

SS

181

CO2CH3H3CO2C

N

SH3CO2C

H3CO2C

336

S

SS

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

SS

H3CO2C

CO2CH3

4

Tolueno, 61%


(100 mg, 0.326 mmol) en tolueno (30 mL) se añadió acetilendicarboxilato de dimetilo

(200 µL, 231 mg, 1.627 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante

3 horas. A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, el residuo resultante se


diclorometano-acetato de etilo, 85:15), lo que permitió separar el compuesto 336 puro


petróleo).

IR (KBr cm-1

): 1730 (C=O st), 1572, 1433, 1256, 1042, 783.

RMN-1H (CDCl3, 500 MHz) δ: 5.22 (c, J = 8 Hz, 2 H, NCH2CH3),

3.91 (s, 6 H, 2 OCH3), 3.87 (s, 6 H, 2 OCH3), 3.83 (s, 12 H, 4 OCH3) y

1.85 (t, J = 8 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


131.04 (C sp2), 127.52 (C sp

2), 125.18 (C sp

2), 122.82 (C sp

2), 108.13 (C sp

2),

64.7 (C espirano), 53.84 (OCH3), 53.28 (OCH3), 53.18 (OCH3), 43.30 (NCH2CH3) y



EM (FAB) m/z (%): 876 (M+ + 1, 100), 844 (M

+ - OCH3, 10), 816 (M

+ - CO2CH3, 20),

702 (M+ - DMAD - OCH3, 5), 670 (M

+ + 1 - DMAD- 2 S, 6),

551 (M+ + 1 - DMAD- 2 S -2 CO2CH3, 4), 495 (M

+ - 2 DMAD- 3 S, 5).


H, 3.31; N, 1.49.


N

SH3CO2C

H3CO2C

336

S

SS

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

SS

H3CO2C

CO2CH3


45. Reacción de cicloadición del bisditiolopirrol 181 con dibenzoilacetileno (DBA)

N

SSS

S

SS

181

COPhPhOC

N

SPhOC

PhOC

337

SS

COPhPhOC

S

SS

COPh

COPh

COPh

COPh

4

C6H6, 38%



(476 mg, 2.035 mmol). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 15 minutos.

A continuación se eliminó el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se


diclorometano-acetato de etilo, 97:3) lo que permitió separar el compuesto 337 puro

(193 mg, 0.155 mmol, 38%), como un sólido anaranjado; p.f.: 140-142 ºC (CH2Cl2-éter

de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 3059, 1662 (C=O st), 1595, 1531, 1448, 1255, 817, 689.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.80-7.20 (m, 40 H, 8 C6H5),


RMN-13


138.38 (C sp2), 137.28 (C sp

2), 136.78 (C sp

2), 135.19 (C sp

2), 134.55 (CH Ar),

133.76 (CH Ar), 133.34 (CH Ar), 132.91 (C sp2), 131.88 (C sp2), 130.46 (CH Ar),

130.31 (CH Ar), 128.94 (CH Ar), 128.45 (CH Ar), 128.39 (C sp2), 123.57 (C sp

2),

108.77 (C sp2), 64.18 (C espirano), 43.93 (NCH2CH3) y 17.14 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1243 (M+·

, 15), 1138 (M+ - COPh, 1), 1034 (M

+ + 1 - 2 PhCO, 1),

978 (M+ + 1 - DBA - S, 2), 681 (M

+ + 2 - 2 DBA - 3 S, 1), 105 (PhCO

+, 65).



H, 3.78; N, 1.12.


N

SPhOC

PhOC

337

SS

COPh

PhOC

S

SS

COPh

COPh

COPh

COPh


46. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con 4,4-dietoxi-2-butinal

176

S

N

S

SS

S

O S OHC CH(OEt)2

S

N

S

S S

O

S

SCHO

CH(OEt)2

HCO2H

S

N

S

S S

O

S

SCHO

CHO

(Z)-357

Sc(OTf)3, CH2Cl2, 83%

358

+

S

N

S

S S

O

S

SCH(OEt)2

CHO

(E)-357


(75 mg, 0.232 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió 4,4-dietoxi-2-butinal174,175

(72 mg, 0.462 mmol) y triflato de escandio (57 mg, 0.116 mmol). La mezcla de reacción se

agitó a temperatura ambiente durante 10 minutos. A continuación se eliminó el disolvente a

presión reducida y el sólido resultante se purificó mediante cromatografía rápida

(SiO2, desde CH2Cl2-éter de petróleo 3:1 hasta diclorometano), lo que permitió separar un

producto sólido rojo, mezcla de los isómeros (Z)-357 y (E)-357 (92 mg, 0.192 mmol, 83%).

A continuación este sólido fue disuelto en ácido fórmico y se calentó a 60º C durante

30 minutos. Tras llevar la mezcla de reacción a temperatura ambiente, se vertió sobre agua

(30 mL) y se separaron las fases. La fase acuosa fue extraída con diclorometano (3 x 30 mL).

Los extractos orgánicos combinados se secaron sobre Na2SO4 y se eliminó el disolvente en

el rotavapor. El sólido obtenido se purificó por cromatografía rápida (SiO2, CH2Cl2) lo que

174 Raffin, C.; Bernard, D.; Fournet, G.; Gore, J.; Chantepie, J.; Quash, G. “Synthese de composes

acetyleniques α−α’-difuntionnels utilisables dans l’inhibition selective de la croissance de cellules

transformees”. J. Chem. Res. Miniprint 1995, 152-172. 175

Macrides, T. A.; Thaller, V. “Natural Acetylenes. Part 55. Acetylenic Aldehydes. Synthesis and

Hydrate, Hemiacetal, and Oxime Formation”. J. Chem. Res. Miniprint 1981, 2001-2016.


permitió obtener el compuesto 358 puro (78 mg, 0.192 mmol, 83% del total de ambos

pasos), como un sólido rojo; p.f.: 76-77 ºC (CH2Cl2).

IR (KBr, cm-1

): 2956, 2923, 2851, 1668 (C=O st), 1653 (C=O st),

1636 (C=O st, heterociclo), 1261, 1103, 1075, 1047, 800.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 10.42 (s, 2 H, 2 CHO), 3.59 (dc, J = 7.2 y 14.4 Hz, 1 H,

NCH2CH3), 3.26 (dc, J = 7.2 y 14.4 Hz, 1 H, NCH2CH3) y 1.21 (t, J = 7.2 Hz, 3 H,

NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 196.06 (C=S), 184.50 (C=O heterociclo),

180.02 (CHO), 179.16 (CHO), 156.28 (C sp2), 151.95 (C sp

2), 147.53 (C sp

2),

146.08 (C sp2), 132.81 (C sp

2), 132.00 (C sp

2), 47.90 (NCH2CH3) y 13.43 (NCH2CH3)

ppm.

EM (IE) m/z (%): 405 (M+·

, 65), 376 (M+ - CHO, 100), 348 (M

+ - 2 CHO, 60), 186 (25),

149 (35), 71 (30).



H, 1.88; N, 3.62.


S

N

S

S S

O

S

S

CHO

CHO

358


22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S S

O

S

S

CHO

CHO

358


47. Obtención de 1-[5-terbutildimetilsililoximetil-2-furil]-2-propin-1-ol (365)

O CHOO

SiH MgBr

O

OSi

OH

H

THF, 77%

363 365

Sobre una disolución agitada de 5-terbutildimetilsililoximetilfurfural (363)177

(1.80 g, 7.50 mmol) en THF (10 mL) se añadió lentamente bromuro de etinilmagnesio

(20.0 mL, 9.00 mmol, 0.45 M en THF). Tras completar la adición la mezcla de reacción

se agitó a temperatura ambiente durante 60 minutos. Seguidamente se añadió sobre la

mezcla de reacción una disolución acuosa saturada de NH4Cl (5 mL). A continuación se

separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con éter dietílico (3 x 10 mL). Los

extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato sódico y el disolvente fue

eliminado en el rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida

(SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 365

puro (1.54 g, 5.79 mmol, 77%), como un aceite de color amarillo.

IR (película líquida, cm-1

): 3311 (OH st), 2954, 2929, 2885, 2857, 1472, 1464, 1257,

1079, 838 (Si-C st), 779 (Si-C st).

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 6.39 (d, J = 3.0 Hz, 1 H, CH Ar),

6.18 (d, J = 3.0 Hz, 1 H, CH Ar), 5.42 (s ancho, 1 H, CHOH), 4.62 (s, 2 H, OCH2),

2.59 (d, J = 2.0 Hz, 1 H, C≡CH), 0.89 (s, 9 H, 3 CH3) y 0.08 (s, 6 H, 2 CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 154.92 (C Ar), 151.86 (C Ar), 108.55 (CH Ar),

107.90 (CH Ar), 81.01 (C≡CH), 73.92 (C≡CH), 58.15 (CHOH), 57.87 (OCH2),

25.81 (CH3), 18.33 (CSi) y - 5.30 (CH3) ppm.

177

McNelis, B.J.; Sternbach, D. D.; Macphail, A. T. “Synthetic and Kinetic-Studies of Substituent Effects in the Furan Intramolecular Diels-Alder Reaction”. Tetrahedron 1994, 50, 6767-6782.


O

OSi

OH

H

365


18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

O

OSi

OH

H

365


48. Obtención de 1,4-bis[5-terbutildimetilsilioximetil-2-furil]-2-butin-1,4-diol (366)

O CHO

O

TBDMSO

OH

H

TBDSOOHHO

OO

OTBDMSTBDMSO

363

365

2)

THF, 56%

366

1) BuLi

Sobre una disolución agitada del alcohol propargílico 365 (996 mg, 3.74 mmol) en THF

(5 mL), enfriada a -78 ºC se añadió lentamente butillitio (5.2 mL, 8.32 mmol, 1.6 M en

hexanos). Tras completar la adición la mezcla de reacción se agitó a esta temperatura

durante 15 minutos. A continuación se añadió lentamente el aldehido 363

(898 mg, 3.74 mmol). La mezcla de reacción se agitó hasta alcanzar la temperatura

ambiente y se continuó la agitación a esta temperatura durante 30 minutos más.

Seguidamente se añadió sobre la mezcla de reacción una disolución acuosa saturada de

NH4Cl (5 mL). A continuación se separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con

éter dietílico (3 x 10 mL). Los extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato

sódico y el disolvente fue eliminado en el rotavapor. El crudo obtenido se purificó

mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1 hasta

diclorometano-acetato de etilo 17:3), lo que permitió separar el compuesto 366 puro

(1.058 g, 2.09 mmol, 56%), como un aceite de color marrón.


): 3433 (OH st), 2955, 2930, 2858, 1257, 1101, 838 (Si-C st),

779 (Si-C st).


6.18 (d, J = 3.0 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 5.49 (s ancho, 2 H, 2 CHOH),

4.62 (s, 4 H, 2 OCH2), 0.89 (s, 9 H, C(CH3)3) y 0.07 (s, 6 H, 2 SiCH3) ppm.


RMN-13


107.92 (CH Ar), 83.02 (C≡C), 58.20 (CHOH), 58.09 (OCH2), 25.82 (C(CH3)3),

18.35 (CSi) y - 5.27 (SiCH3) ppm.


OHHO

OO

OTBDMSTBDMSO

366


48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

OHHO

OO

OTBDMSTBDMSO

366


49. Obtención de 1,4-bis[5-terbutildimetilsililoximetil-2-furil]-2-butin-1,4-diona (367)

OHHO

OO

OTBDMSTBDMSO

366

OO

OO

OTBDMSTBDMSO

367

BAIB, TEMPO

CH2Cl2, 72%

Sobre una disolución agitada del diol 366 (1.025 g, 2.03 mmol) en diclorometano

(5 mL) se añadió bisacetoxiiodobenceno (BAIB) (1.440 g, 4.47 mmol) y

2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oxilo (TEMPO) (64 mg, 0.41 mmol).178

La mezcla de

reacción se agitó a temperatura ambiente durante 2 horas. A continuación la mezcla de

reacción se diluyó con diclorometano (5 mL) y se añadió una disolución acuosa saturada

de Na2S2O3 (5 mL). Después se separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con


disolución saturada de NaHCO3 y posteriormente con una disolución saturada de NaCl.

La fase orgánica se secó sobre sulfato sódico y el disolvente fue eliminado en el

rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de

petróleo-diclorometano, 1:1), lo que permitió separar la dicetona 367 pura

(734 mg, 1.46 mmol, 72%), como un sólido de color naranja; p.f.: 97-98 ºC (CH2Cl2-

éter de petróleo).

IR (KBr, cm-1

): 2956, 2930, 2857, 1643 (C=O st), 1633 (C=O st), 1513, 1372, 1312,

1207, 1123, 1084, 1022, 848, 777.


6.53 (d, J = 3.5 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 4.77 (s, 4 H, 2 OCH2), 0.94 (s, 18 H, 2 C(CH3)3) y

0.13 (s, 12 H, 4 SiCH3) ppm.

178

DeMico, A.; Margarite, R.; Parlati, L.; Vescovi, A.; Pancatelli, G. “A versatile and highly selective hypervalent iodine (III)/ 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxyl-mediated oxidation of alcohols to carbonyl compounds”. J. Org. Chem. 1997, 62, 6974-6977.


RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 162.80 (C=O), 161.93 (C Ar), 151.42 (C Ar),

124.16 (CH Ar), 109.68 (CH Ar), 82.91 (C≡C), 58.42 (OCH2), 25.47 (C(CH3)3),

18.02 (CSi) y - 5.68 (SiCH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 445 (M+ - C(CH3)3, 5), 387 (M

+ - TBDMS, 2).


OO

OO

OTBDMSTBDMSO

367


50. Desprotección de la 1,4-bis[5-terbutildimetilsililoximetil-2-furil]-2-butin-1,4-

diona (367)

OO

OO

OTBDMSTBDMSO

367

OO

OO

OHHO

368

AcOH, THF, H2O

82%

Una disolución agitada de la dicetona 367 (105 mg, 0.209 mmol) en una mezcla de

ácido acético-THF-agua en proporción 3:1:1 (10 mL) se calentó a reflujo durante

2.5 horas.179

Tras enfriar la disolución se vertió sobre agua (20 mL) y se extrajo con

diclorometano (4 x 20 mL). Los extractos orgánicos combinados se lavaron con

disolución saturada de NaHCO3 (10 mL) y a continuación con agua (10 mL). La fase

orgánica se secó sobre sulfato de sodio. Seguidamente se eliminó el disolvente en el

rotavapor y el crudo resultante se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, acetato

de etilo) lo que permitió separar la dihidroxidicetona 368 pura (47 mg, 0.172 mmol,

82%), como un sólido de color naranja; p.f.: 86-87 ºC (acetato de etilo).

IR (KBr, cm-1

): 3426 (OH st), 1626 (C=O st), 1511, 1203, 1126, 421.

RMN-1H (CD3OCD3, 200 MHz) δ: 7.68 (d, J = 2.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar),

6.68 (d, J = 2.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar) y 4.73 (t, J = 5.0 Hz, 4 H, 2 CH2OH) ppm.

RMN-13

C (CD3OCD3, 50 MHz) δ: 165.82 (C=O), 153.56 (C Ar), 151.42 (C Ar),

126.50 (CH Ar), 112.05 (CH Ar), 84.24 (C≡C) y 58.57 (OCH2) ppm.

EM (IE) m/z (%): 256 (M+ - H2O, 10).

179

Corey, E. J.; Venkateswarlu, A. “Protection of hydroxyl groups as tert-butyl-dimethylsilyl derivates”. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190-6191.


OO

OO

OHHO

368


76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

OO

OO

OHHO

368


51. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con la dihidroxidicetona 368

S

N

S

SS

S

SO

OO

OO

HO OH S

N

S

S

S

O

S

S O

O

OO

OH

HO

Sc(OTf)3

CH2Cl2, 84%

176

+

368 369


(40 mg, 0.124 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió el diol 368 (41 mg, 0.150 mmol) y

triflato de escandio (30 mg, 0.060 mmol). La mezcla de reacción se agitó durante 10 minutos

a temperatura ambiente. Tras eliminar el disolvente en el rotavapor, el crudo obtenido se

purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, diclorometano-acetato de etilo 1:1), lo que

permitió separar el compuesto 369 puro (62 mg, 0.104 mmol, 84%), como un sólido de color

rojo; p.f.: 134-135 ºC (diclorometano-acetato de etilo).

IR (KBr cm-1

): 3426 (OH st), 2924, 1656 (C=O st heterociclo), 1639 (C=O st), 1631

(C=O st), 1513, 1414, 1285, 1261, 1046 (C-O, st), 1036 (C-O, st).

RMN-1H (CD3COCD3, 400 MHz) δ: 7.42 (d, J = 3.5 Hz, 1 H, CH Ar),

7.36 (d, J = 3.5 Hz, 1 H, CH Ar), 6.54-6.52 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.71-4.67 (m, 2 H, 2 OH),

4.52 (t, J = 5.9 Hz, 4 H, 2 CH2OH), 3.54 (dc, J = 14.4 y 7.2 Hz, 1 H, NCH2CH3),

3.37 (dc, J = 14.4 y 7.2 Hz, 1 H, NCH2CH3), 0.94 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CD3COCD3, 100 MHz) δ: 193.31 (C=S), 186.14 (C=O heterociclo),

173.60 (C=O), 173.46 (C=O), 164.99 (C Ar), 164.82 (C Ar), 164.39 (C sp2),

155.12 (C sp2), 151.97 (C Ar), 151.84 (C Ar), 142.29 (C sp

2), 141.19 (C sp

2),

133.96 (C sp2), 133.50 (C sp

2), 124.94 (CH Ar), 124.66 (CH Ar), 112.00 (CH Ar),

111.96 (CH Ar), 58.37 (CH2OH), 49.47 (NCH2CH3) y 14.68 (NCH2CH3) ppm.


EM (IE) m/z (%): 582 (M+ - CH3, 5).


S

N

S

S

S

O

S

S O

O

O

O

OH

HO

369


71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S

S

O

S

S O

O

O

O

OH

HO

369


52. Obtención de 1-ferrocenil-2-propin-1-ol (374)184

FeCHO

BrMg H H

HO

FeTHF, 85%

373 374

Sobre una disolución agitada de ferrocenilcarbaldehido (373) (535 mg, 2.50 mmol) en

THF (5 mL) se añadió lentamente bromuro de etinilmagnesio (8.33 mL, 3.75 mmol,

0.45 M en THF). Tras completar la adición la mezcla de reacción se agitó a temperatura

ambiente durante 60 minutos. Seguidamente se añadió sobre la mezcla de reacción una

disolución acuosa saturada de NH4Cl (5 mL). A continuación se separaron las fases y la

fase acuosa fue extraída con éter dietílico (3 x 10 mL). Los extractos orgánicos

combinados se secaron sobre sulfato sódico y el disolvente fue eliminado en el

rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida

(SiO2, ciclohexano-éter dietilico, 8:2), lo que permitió separar el compuesto 374 puro

(510 mg, 2.12 mmol, 88%), como un sólido de color amarillo, p.f.: 82-83 ºC

(ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr cm-1

): 3289 (OH st), 3266 (OH st), 1389, 1294, 1227, 1105, 1044, 1015, 997,

988, 810, 508, 489.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 5.18-5.16 (m, 1H, CHOH), 4.39-4.35 (m, 2 H, 2 CH Ar),

4.23 (s, 5 H, 5 CH Ar), 4.21-4.20 (m, 2H, 2 CH Ar ), 2.62-2.61 (m, 1 H, C≡CH) y

2.51-2.48 (m, 1 H, OH) ppm.

184

(a) Schloegl, K.; Mohar, A. “Über ferrocen-acetylene, 2. Mitt.: Darstellung und Reaktionen von ferrocenyl-alkinen und –alkinyl-ketonen (11. Mitt. über ferrocenderivate)”. Monatsh. Chem. 1962, 93, 861-876. (b) Schloegl, K.; Steyrer, W. “Ferrocen-Acetylene, 5. Mitt.: Eine allgemeine Methode zur Darstellung von ferrocenyl-acetylenen und –allenen aus acylferrocenen”. Monatsh. Chem. 1965, 96, 1520-1535. (c) Akiyama, T.; Hattori, T.; Ito, K.; Uryu, T.; Kajitani, M.; Sugimori, A. Chem. Lett. 1980, 361-364.


RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 89.14 (C Ar), 83.51 (C≡CH), 72.66 (C≡CH),

68.78 (CH Ar), 68.35 (CH Ar), 68.13 (CH Ar), 66.40 (CH Ar) y 60.61 (CHOH) ppm.

EM (IE) m/z (%): 240 (M+·

, 85), 214 (M+ - C2H2, 15), 186 (Fc

+, 20), 138 (CpFeOH

+,

100), 121 (CpFe+, 25), 56 (Fe

+, 20).

Masa exacta: calculada para C13H12OFe: 240.0238 encontrada: 240.0216.


H

HO

Fe

374


61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

H

HO

Fe

374


53. Obtención de 1-ferrocenil-2-propin-1-ona (ferrocenil etinil cetona) (370)184

H

O

Fe

370

MnO2

CH2Cl2, 92%

H

HO

Fe

374

Sobre una disolución agitada del alcohol propargílico 374 (200 mg, 0.83 mmol) en

diclorometano (5 mL) se añadió dióxido de manganeso (2.17 g, 24.94 mmol). La mezcla

de reacción se agitó a temperatura ambiente durante 15 minutos. A continuación se filtró

sobre celita y se lavó con diclorometano hasta que el filtrado dejó de salir coloreado.

Tras eliminar el disolvente en el rotavapor, el crudo obtenido se purificó mediante

cromatografía rápida (SiO2, ciclohexano-éter dietílico, 8:2), lo que permitió separar el

compuesto 370 puro (181 g, 0.76 mmol, 92%), como un sólido de color rojo;

p.f.: 77-78ºC (ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr cm-1

): 1618 (C=O st), 1446, 1273, 1115, 824, 508, 489, 470.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 4.93-4.91 (m, 2 H, 2 CH Ar ), 4.62-4.60 (m, 2 H, 2 CH Ar),

4.25 (s, 5 H, 5 CH Ar) y 3.29 (s, 1 H, C≡CH) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 180.12 (C=O), 81.31 (C≡CH), 79.62 (C≡CH), 77.14 (C Ar),

73.53 (CH Ar), 73.43 (CH Ar) y 70.47 (CH Ar) ppm.

EM (EI) m/z (%): 238 (M+·

, 100), 210 (25), 184 (M+ - C3H2O, 13), 121 (CpFe

+, 10),

56 (Fe+, 30).

Masa exacta: calculada para C13H10OFe: 238.0081 encontrada: 238.0061.


H

O

Fe

370


54. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con ferrocenil etinil cetona (370)

S

N

S

SS

S

O S

+

176

H

O

Fe

370

Sc(OTf)3

CH2Cl2, 91%

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O Fe

S

N

SS

S

S

S H

O

O

+

(E)-375 (Z)-375


(50 mg, 0.155 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió la cetona propargílica 370


agitó durante 10 minutos a temperatura ambiente. Tras eliminar el disolvente en el rotavapor,

el crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, ciclohexano-éter dietílico

8:2), lo que permitió separar el cicloaducto puro, mezcla de isómeros (Z)-375 y (E)-375

(79 mg, 0.141 mmol, 91%), como un sólido rojo; p. f.: 114-115 ºC (ciclohexano-éter

dietílico).

IR (KBr cm-1

): 1652 (C=O st), 1645 (C=O st), 1622 (C=O st cetona), 1616 (C=O st

cetona), 1346, 1284 (C=S st), 1119.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.03 (s, 1H, C=CH), 7.86 (s, 1H, C=CH), 4.96 (s, 2 H, 2 CH Ar),

4.93 (s, 2 H, 2 CH Ar), 4.91 (s, 4 H, 4 CH Ar), 4.70 (s, 10 H, 10 CH Ar),

3.63-3.52 (m, 2 H, NCH2CH3), 3.36-3.26 (m, 2 H, NCH2CH3) y 1.27-1.24 (m, 6 H, 2 NCH2CH3)

ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 191.02 (C=S), 190.05 (C=S), 187.25 (C=O),

186.81 (C=O), 184.88 (C=O cetona), 184.58 (C=O cetona), 166.14 (C sp2),

165.68 (C sp2), 154.18 (C sp

2), 153.22 (C sp

2), 141.23 (C sp

2), 140.71 (C sp

2),

132.26 (C sp2), 131.90 (C sp

2), 131.81 (C sp

2), 129.98 (C sp

2), 129.81 (C sp

2),


70.77 (CH Ar), 70.68 (CH Ar), 70.56 (CH Ar), 48.08 (NCH2CH3), 47.43 (NCH2CH3),

13.52 (NCH2CH3) y 13.42 (NCH2CH3) ppm.


S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O Fe

S

N

SS

S

S

S H

O

O

+

(E)-375 (Z)-375


63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O Fe

S

N

SS

S

S

S H

O

O

+

(E)-375 (Z)-375


55. Obtención de (R)-1-[αααα-(p-metoxifenil)ferrocenil]-2-propin-1-ol (378).

BrMg H

Fe p-MeOC6H4

CHO

THF, 88%

376

Fe

378

p-MeOC6H4

HO

H

Sobre una disolución agitada de (R)-α-(p-metoxifenil)ferrocenocarboxaldehído (376)185

(500 mg, 1.56 mmol) en THF (5 mL) se añadió lentamente bromuro de etinilmagnesio

(4.15 mL, 1.87 mmol, 0.45 M. en THF). Tras completar la adición la mezcla de reacción






(SiO2, ciclohexano-éter dietílico, 8:2), lo que permitió separar el alcohol 378 puro

(475 mg, 1.37 mmol, 88%), como un sólido aceitoso de color amarillo.


): 3282 (OH st), 2956, 2925, 2851, 2836, 1610, 1522, 1453,

1438, 1248 (C-O st), 1179, 1031, 831.


6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 5.28 (s ancho, 1 H, CHOH), 4.55 (m, 1 H, CH Ar),

4.48 (m, 1 H, CH Ar), 4.29 (m, 1 H, CH Ar), 4.23 (s, 5 H, 5 CH Ar),

3.83 (s, 3 H, OCH3) y 2.57 (m, 2 H, C≡CH y OH) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 158.34 (C Ar), 130.09 (CH Ar), 129.12 (C Ar),

113.49 (CH Ar), 89.14 (C Ar), 87.27 (C Ar ), 83.76 (C≡CH), 73.17 (C≡CH),

185

Riant, O.; Samuel, O.; Flessner, T.; Taudien, S.; Kagan, H. B. “An Efficient Asymmetric Synthesis of 2-Substituted Ferrocenecarboxaldehydes”. J. Org. Chem. 1997, 62, 6733-6745.


70.18 (CH Ar), 69.86 (CH Ar), 67.10 (CH Ar), 66.98 (CH Ar), 58.98 (CHOH) y

55.19 (OCH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 346 (M+·

, 69), 320 (M+ - C2H2, 52), 292 (M

+ + 1- C2H3O, 10),

208 (M+ - CpFe - OH, 75), 149 (100), 121 (CpFe

+, 20).

Masa exacta: calculada para C20H18O2Fe: 346.0656 encontrada: 346.0681.


Fe

378

p-MeOC6H4

HO

H


32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe

378

p-MeOC6H4

HO

H


56. Obtención de (R)-1-[αααα-(p-metoxifenil)ferrocenil]-2-propin-1-ona (371)

MnO2

CH2Cl2, 88%

371378

Fep-MeOC6H4

HO

H

Fep-MeOC6H4

O

H

Sobre una disolución agitada del alcohol 378 (250 mg, 0.72 mmol) en diclorometano

(5 mL) se añadió dióxido de manganeso (1.88 g, 21.68 mmol). La mezcla de reacción se

agitó a temperatura ambiente durante 15 minutos. A continuación se filtró sobre celita y

se lavó con diclorometano hasta que el filtrado dejó de salir coloreado. Tras eliminar el

disolvente en el rotavapor, el crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida

(SiO2, ciclohexano-éter dietílico, 8:2), lo que permitió separar el compuesto 371 puro

(218 g, 0.63 mmol, 88%), como un sólido de color rojo; p.f.: 149-150 ºC ciclohexano-

éter dietílico).

IR (KBr, cm-1

): 3250, 1629 (C=O st), 1520, 1247, 1233, 1183, 1029.


6.86 (d, J = 8.6 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 5.06 (m, 1 H, CH Ar), 4.80 (m, 1 H, CH Ar),

4.66 (m, 1 H, CH Ar), 4.27 (s, 5 H, 5 CH Ar), 3.83 (s, 3 H, OCH3) y

3.18 (s, 1 H, C≡CH) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 180.02 (C=O), 158.72 (C Ar), 131.15 (CH Ar),

127.98 (C Ar), 112.85 (CH Ar), 91.12 (C≡CH), 82.10 (C≡CH), 76.02 (C Ar),

73.68 (CH Ar), 71.98 (CH Ar), 71.68 (CH Ar) y 55.20 (OCH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 344 (M+·

, 100), 320 (M+ + 1 - C2H, 10), 198 (M

+ - CpFe - C2H, 50),

183 (M+ - CpFe - C2H CH3, 20), 121 (CpFe

+, 25), 56 (Fe

+, 13).

Masa exacta: calculada para C20H16O2Fe: 344.0500 encontrada: 344.0490.


371

Fep-MeOC6H4

O

H


28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

371

Fep-MeOC6H4

O

H


57. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con

(R)-1-[αααα-(p-metoxifenil)ferrocenil]-2-propin-1-ona (371)

S

N

S

SS

S

S

+

176

Sc(OTf)3

CH2Cl

2, 87%

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

PMPO

S

N

S

S S

S

SHO

+

(E)-380, PMP = p-MeOC6H4

O

371

Fep-MeOC

6H4

O

HO

Fe

PMP

(Z)-380, PMP = p-MeOC6H4


(30 mg, 0.093 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió la cetona propargílica 371





(54 mg, 0.081 mmol, 87%), como un sólido rojo; p. f.: 133-134 ºC (ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr cm-1

): 1667 (C=O st), 1651 (C=O st), 1633 (C=O st, cetona), 1616 (C=O st,

cetona), 1519, 1403, 1342, 1246 (C=S st), 1097, 826.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.72 (s, 1 H, C=CH), 7.70 (s, 1 H, C=CH),

7.62 (s, 1 H, C=CH), 7.56 (s, 1 H, C=CH), 7.41 7.30 (m, 4 H, 4 CH Ar),

6.83-6.72 (m, 4 H, 4 CH Ar), 4.80 (s, 4 H, 4 CH Ar), 4.64 (s, 2 H, 2 CH Ar),


3.80 (s, 3 H, OCH3), 3.78 (s, 3 H, OCH3), 3.56-3.46 (m, 2 H, NCH2CH3),

3.26-3.18 (m, 2 H, NCH2CH3) y 1.37-1.21 (m, 6 H, 2 NCH2CH3) ppm.

RMN-13



165.70 (C sp2), 158.66 (C sp

2), 158.57 (C sp

2), 154.14 (C sp

2), 153.07 (C sp

2),

142.16 (C sp2), 141.93 (C sp

2), 141.70 (C sp

2), 141.66 (C sp

2), 132.17 (C=CH),

132.11 (C=CH), 132.04 (C Ar), 131.80 (C Ar), 130.80 (CH Ar), 130.75 (CH Ar),


128.19 (CH Ar), 128.16 (CH Ar), 113.33 (CH Ar), 113.25 (CH Ar), 90.95 (C Ar),

90.68 (C Ar), 74.29 (CH Ar), 73.99 (CH Ar), 73.82 (CH Ar), 73.66 (CH Ar),


71.57 (CH Ar), 70.79 (CH Ar), 70.71 (CH Ar), 70.60 (CH Ar), 55.20 (OCH3),

48.06 (NCH2CH3), 47.32 (NCH2CH3), 13.45 (NCH2CH3) y 13.30 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 668 (M+·

, 3).


S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

PMPO

S

N

S

S S

S

SHO

+


O

Fe

PMP



50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

PMPO

S

N

S

S S

S

SHO

+


OFe

PMP



58. Obtención de 1-[(S)-αααα-(trimetilsilil)ferrocenil]-2-propin-1-ol (379)

BrMg H

Fe TMS

CHO

THF, 92%

377

Fe

379

TMS

HO

H

Sobre una disolución agitada de (S)-α-(trimetilsilil)ferrocenocarboxaldehído (377)185

(200 mg, 0.699 mmol) en THF (5 mL) se añadió lentamente bromuro de etinilmagnesio

(2.33 mL, 1.049 mmol, 0.45 M en THF). Tras completar la adición la mezcla de

reacción se agitó a temperatura ambiente durante 60 minutos. Seguidamente se añadió

sobre la mezcla de reacción una disolución acuosa saturada de NH4Cl (5 mL). A

continuación se separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con éter dietílico

(3 x 10 mL). Los extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato sódico y el

disolvente fue eliminado en el rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante

cromatografía rápida (SiO2, ciclohexano-éter dietílico, 8:2), lo que permitió separar el

compuesto 379 puro (201 mg, 0.644 mmol, 88%), como un sólido aceitoso de color

amarillo.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 5.12 (m, 1 H, CHOH), 4.62 (m, 1 H, CH Ar),

4.36 (m, 1 H, CH Ar), 4.23 (s, 5 H, 5 CH Ar), 4.16 (m, 1 H, C≡CH Ar),

2.52 (m, 1 H, CH), 2.32 (m, 1 H, OH), y 0.28 (s, 9 H, 3 SiCH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 96.30 (C Ar), 83.91 (C≡CH), 74.88 (C≡CH),

72.92 (CH Ar), 70.45 (C Ar), 70.04 (CH Ar), 69.30 (CH Ar), 68.66 (CH Ar),

60.00 (CHOH) y 0.33 (SiCH3) ppm.


Fe

379

TMS

HO

H


59. Obtención de 1-[(S)-αααα-(trimetilsilil)ferrocenil]-2-propin-1-ona (372)

MnO2

CH2Cl2, 95%Fe

379

TMS

HO

H

Fe

372

TMS

O

H

Sobre una disolución agitada del alcohol 379 (150 mg, 0.481 mmol) en diclorometano

(5 mL) se añadió óxido de manganeso (1.25 g, 14.43 mmol). La mezcla de reacción se




(SiO2, ciclohexano-éter dietílico 9:1), lo que permitió separar el compuesto 372 puro

(142 mg, 0.458 mmol, 95%), como un sólido de color rojo; p.f.: 136-137 ºC


IR (KBr, cm-1

): 3289 (OH st), 3266, (OH st), 1407, 1105, 1044, 1015, 997, 988,

810 (Si-C st), 508, 489.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 5.14 (m, 1 H, CH Ar), 4.71 (m, 1 H, CH Ar),

4.58 (m, 1 H, CH Ar), 4.27 (s, 5 H, 5 CH Ar), 3.23 (m, 1 H, C≡CH) y

0.29 (s, 9 H, 3 SiCH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 181.04 (C=O), 83.91 (C≡CH), 81.76 (C≡CH),

80.41 (CH Ar), 76.51 (CH Ar), 74.86 (CH Ar), 70.46 (CH Ar) y -0.08 (SiCH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 311 (M+ + 1, 16), 310 (M

+·, 72), 295 (M

+ - CH3, 100),

267 (M+ - SiCH3, 9), 121 (CpFe

+, 22), 56 (Fe

+, 15).

Masa exacta: calculada para C16H18FeOSi: 310.0476 encontrada: 310.0512.


Fe

372

TMS

O

H


50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe

372

TMS

O

H


60. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con la

1-[(S)-αααα-(trimetilsilil)ferrocenil]-2-propin-1-ona (372)

S

N

S

SS

S

S

+

176

Sc(OTf)3

CH2Cl2, 87%

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

TMSO

S

N

SS S

S

SHO

+

(E)-381

O

372

Fe TMS

O

HO

Fe

TMS

(Z)-381


(30 mg, 0.093 mmol) en diclorometano (2 mL) se añadió la dicetona 372

(35 mg, 0.113 mmol) y triflato de escandio (23mg, 0.047 mmol). La mezcla de reacción se




(50 mg, 0.079 mmol, 85%), como un sólido rojo; p.f.: 105-106 ºC (ciclohexano-éter

dietílico).

IR (KBr cm-1

): 1667 (C=O st), 1652 (C=O st), 1633 (C=O st, cetona), 1622 (C=O st,

cetona), 1616, 1408, 1346, 1311, 1246 (C=S st), 1143, 1118, 1107, 1046, 837,

822 (Si-C st).

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.13 (s, 1 H, C=CH), 8.10 (s, 1 H, C=CH),


4.34 (s, 5 H, 5 CH Ar), 4.35 (s, 5 H, 5 CH Ar), 3.62-3.51 (m, 2 H, NCH2CH3),

3.38-3.24 (m, 2 H, NCH2CH3), 0.98-0.87 (m, 6 H, 2 NCH2CH3), 0.32 (s, 9H, Si(CH3)3)

y 0.07 (s, 9H, Si(CH3)3) ppm.

RMN-13



166.24 (C sp2), 165.92 (C sp

2), 154.38 (C sp

2), 154.23 (C sp

2), 153.28 (C sp

2),


141.50 (C sp2), 141.35 (C sp

2), 141.02 (C sp

2), 132.35 (C=CH), 132.30 (C=CH),

131.98 (C sp2), 131.85 (C sp

2), 130.88 (C sp

2), 130.22 (C sp

2), 129.84 (C sp

2),

128.78 (C sp2), 82.41 (C Ar), 82.28 (C Ar), 79.95 (CH Ar), 79.85 (CH Ar),

75.02 (CH Ar), 70.66 (CH Ar), 70.56 (CH Ar), 47.51 (NCH2CH3), 47.44 (NCH2CH3),

14.10 (NCH2CH3), 14.03 (NCH2CH3), 0.98 (Si(CH3)3) y 0.19 (Si(CH3)3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 633 (M+·, 10), 604 (M

+ - CH2CH3, 10), 601 (M

+ - S, 5), 285 (23), 149 (87).


0.00.00.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.04.54.55.05.05.55.56.06.06.56.57.07.07.57.58.08.08.58.5

252550507575100100125125150150175175200200

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

TMSO

S

N

SS S

S

SHO

+

(E)-381

O

Fe

TMS

(Z)-381


61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

TMSO

S

N

SS S

S

SHO

+

(E)-381

O

Fe

TMS

(Z)-381


61. Obtención de 1,4-bisferrocenil-2-butin-1,4-diol (384)

Fe CHO

THF, 56%Fe Fe

OHHO

374

1) BuLi

2)

373

384

Fe

H

HO

Sobre una disolución agitada del alcohol propargílico ferrocénico 374

(240 mg, 1.00 mmol) en THF (5 mL) y enfriada a -78 ºC se añadió lentamente butillitio

(1.54 mL, 2.20 mmol, 1.42 M en hexanos). Tras completar la adición la mezcla de

reacción se agitó a -78 ºC durante 15 minutos. A continuación se añadió lentamente el

ferrocenilcarbaldehído (373) (214 mg, 1.00 mmol). La mezcla de reacción se mantuvo

bajo agitación hasta alcanzar la temperatura ambiente y después se prolongó la agitación

a temperatura ambiente durante 30 minutos más. Seguidamente se añadió sobre la






(254 g, 0.56 mmol, 56%), como un sólido de color amarillo claro;

p.f.: 128-129 ºC (ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr, cm-1

): 3095 (OH st), 1291, 1234, 1125, 1105, 1039, 1022, 998, 972, 821, 505, 486.

RMN-1H (CD3COCD3, 400 MHz) δ: 5.38-5.36 (m, 2 H, 2 CHOH), 4.55-4.53 (m, 2 H, 2 CH Ar),

4.48-4.46 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.36-4.35 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.24 (s, 10 H, 10 CH Ar), y

4.18-4.16 (m, 4H, 2 CH Ar y 2 OH) ppm.


RMN-13

C (CD3COCD3, 100 MHz) δ: 86.38 (C≡C), 70.79 (C Ar), 70.68 (CH Ar),

69.73 (CH Ar), 69.46 (CH Ar), 68.78 (CH Ar) y 62.31 (CHOH) ppm.

EM (IE) m/z (%): 454 (M+·

, 100), 436 (M+ - OH - H, 11), 420 (M

+ - 2 OH, 16),

316 (M+ - Cp - Fe - OH, 87), 214 (M

+ - Fc - C3H2O, 20), 186 (Fc

+, 35), 121 (CpFe

+, 40),

56 (Fe+, 27).

Masa exacta: calculada para C24H22O2Fe2: 454.0319 encontrada: 454.0297.


Fe Fe

OHHO

384


61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe Fe

OHHO

384


62. Obtención de 1,4-bisferrocenil-2-butin-1,4-diona (382)

Fe Fe

OHHO

384

Fe Fe

OO

382

MnO2

CH2Cl2, 98%

Sobre una disolución agitada del diol 384 (227 mg, 0.50 mmol) en diclorometano



se lavó con diclorometano hasta que dejó de salir coloreado. Tras eliminar el disolvente

en el rotavapor, el crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida


(220 g, 0.49 mmol, 98%), como un sólido de color morado; p.f.: 161-162 ºC


IR (KBr, cm-1

): 1618 (C=O st), 1446, 1273, 1115, 824, 508, 489, 470.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 5.00 (dd, J = 3.8 y 1.9 Hz, 4 H, 4 CH Ar),

4.71 (dd, J = 3.8 y 1.9 Hz, 4 H, 4 CH Ar) y 4.34 (s, 10 H, 10 CH Ar) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 179.56 (C=O), 83.68 (C≡C), 79.72 (C Ar),

74.12 (CH Ar), 70.80 (CH Ar) y 70.58 (CH Ar) ppm.

EM (IE) m/z (%): 450 (M+·

, 100), 186 (Fc+, 20), 149 (CpFeCO

+, 60), 121 (CpFe

+, 25).



Fe Fe

OO

382


24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe Fe

OO

382


63. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con la 1,4-bisferrocenil-2-

butin-1,4-diona (382)

Fe

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

S

N

S

SS

S

SO

Fe Fe

OOSc(OTf)3

382

+

CH2Cl2, 97%

176 386



(67 mg, 0.149 mmol) y triflato de escandio (30mg, 0.060 mmol). La mezcla de reacción se



1:1), lo que permitió separar el compuesto 386205

puro (93 mg, 0.120 mmol, 97%), como un

sólido de color rojo; p.f.: >300ºC (ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr cm-1

): 1664 (C=O st, heterociclo), 1612 (C=O st), 1348, 1272 (C=S st), 1085,

1049, 489.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.89 (m, 1 H, CH Ar), 4.86 (m, 1 H, CH Ar),



y 1.32 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 774 (M+ + 1, 3), 663 (M

+ + 1 - C5H4 - S - CH3, 2),

633 (M+ - Cp - S - NCH2CH3, 1), 577 (M

+ - Cp - Fe - S - NCH2CH3, 20), 95 (38),

81 (45), 69 (75), 55 (100).

Masa exacta: calculada para C32H24Fe2NO3S6 (M+ + 1): 773.8779 encontrada: 773.8791.


44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

205

No se pudo realizar el espectro de RMN-13C de 386 porque es un producto muy insoluble, y no se

pudo disolver en ningún disolvente deuterado de uso común.

Fe

S

N

S

S

S

S

S

O

O

O

Fe

386


Fe

S

N

S

S

S

S

S

O

O

O

Fe

386


64. Obtención de 1,4-bis[(R)-αααα-(p-metoxifenil)ferrocenil]-2-butin-1,4-diol (385)

THF, 62%

Fe p-C6H4OMe

CHO

1) BuLi

2)

376

378

Fe p-MeOC6H4

HO

H

385, PMP = p-MeOC6H4

Fe

HO OH

Fe

PMP

PMP

Sobre una disolución agitada del alquino 378 (200 mg, 0.578 mmol) en THF (5 mL),

enfriada a -78 ºC, se añadió lentamente butillitio (0.90 mL, 1.272 mmol, 1.42 M en



(185 mg, 0.578 mmol). La mezcla de reacción se mantuvo bajo agitación hasta alcanzar

la temperatura ambiente y después se prolongó la agitación a temperatura ambiente

durante 30 minutos más. Seguidamente se añadió sobre la mezcla de reacción una

disolución acuosa saturada de NH4Cl (5 mL). A continuación se separaron las fases y la

fase acuosa fue extraída con éter dietílico (3 x 10 mL). Los extractos orgánicos

combinados se secaron sobre sulfato sódico y el disolvente fue eliminado en el

rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2,

ciclohexano-éter dietílico 1:1), lo que permitió separar el compuesto 385 puro (238 g,

0.358 mmol, 62%), como un sólido de color amarillo; p.f.: 71-72 ºC (ciclohexano-éter

dietílico).

IR (KBr, cm-1

): 3427 (OH st), 2923, 1522, 1247, 1033, 831.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 7.48 (d, J = 8.8 Hz, 4 H, 4 CH Ar), 6.83 (d, J = 8.8 Hz, 4 H, 4 CH Ar),

5.28 (m, 2 H, 2 CHOH), 4.41 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.24 (m, 2 H, 2 CH Ar),

4.23 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.17 (s, 10 H, 10 CH Ar) y 3.81 (s, 3 H, OCH3) ppm.


RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 158.28 (C Ar), 130.24 (CH Ar), 129.39 (C Ar), 113.42

(CH Ar), 88.75 (C≡CH), 87.20 (C Ar), 85.25 (C Ar), 70.28 (CH Ar), 69.92 (CH Ar),

67.62 (CH Ar), 66.82 (CH Ar), 59.50 (CHOH) y 55.22 (OCH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 667 (M+ + 1, 6).




Fe

HO OH

Fe

PMP

PMP


56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)


Fe

HO OH

Fe

PMP

PMP


65. Obtención de 1,4-bis[(R)-αααα-(p-metoxifenil)ferrocenil]-2-butin-1,4-diona (383)

MnO2

CH2Cl2, 82%


Fe

HO OH

Fe

PMP

PMPFe

O O

Fe

PMP

PMP







(SiO2, ciclohexano-éter dietílico 8:2), lo que permitió separar el compuesto 383 puro

(165 mg, 0.25 mmol, 82%), como un sólido de color rojo; p.f.: 65-66 ºC (ciclohexano-

éter dietílico).

IR (KBr, cm-1

): 2924, 1630 (C=O st), 1609 (C=O st), 1521, 1245 (ArC-O-C st), 1107,

826.


6.88 (d, J = 8.8 Hz, 4 H, 4 CH Ar), 5.02 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.85 (m, 2 H, 2 CH Ar),

4.71 (m, 2 H, 2 CH Ar), 4.30 (s, 10 H, 10 CH Ar) y 3.82 (s, 6 H, 2 OCH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 179.39 (C=O), 158.82 (C Ar), 131.12 (CH Ar),

127.69 (C Ar), 113.05 (CH Ar), 91.24 (C Ar), 84.76 (C≡C), 76.35 (CH Ar),

76.03 (C Ar), 73.61 (CH Ar), 72.15 (CH Ar) y 55.23 (OCH3) ppm.

EM (EI) m/z (%): 663 (M+ + 1, 10).

Masa exacta: calculada para C38H31O4Fe2 (M+ + 1): 663.0921 encontrada: 663.0866.


Fe

O O

Fe

PMP

PMP



50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe

O O

Fe

PMP

PMP



66. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con la dicetona 383

S

N

S

S S

S

SO

O

O

S

N

S

SS

S

O S

+

Sc(OTf)3

CH2Cl2, 78%

176 383, PMP = p-MeOC6H4

Fe

O O

Fe

PMP

PMP

Fe

PMP

Fe

PMP





agitó durante 10 minutos a tempratura ambiente. Tras eliminar el disolvente en el rotavapor,


7:3), lo que permitió separar el compuesto 387 puro (83 mg, 0.084 mmol, 78%), como un

sólido de color rojo; p.f.: 103-104 ºC (ciclohexano-éter dietílico).

IR (KBr cm-1

): 2955, 2924, 2852, 1667 (C=O st heterociclo), 1632 (C=O st), 1520,

1405, 1342, 1244 (C=S st), 1036, 828.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.48-7.13 (m, 4 H, 4 CH Ar ), 6.72-6.64 (m, 3 H, 3 CH Ar),

6.44 (d, J = 8.4 Hz, 1 H, CH Ar), 5.04 (m, 1 H, CH Ar), 4.90 (m, 1 H, CH Ar),


4.40 (s, 2 H, 2 CH Ar), 4.37 (s, 2 H, 2 CH Ar), 3.72 (s, 3 H, OCH3),

3.68 (s, 1 H, OCH3), 3.54 (s, 2 H, OCH3), 3.40 (dc, J = 14.0 y 7.0 Hz, ½ H, ½ NCH2CH3),

3.39 (dc, J = 14.0 y 7.0 Hz, ½ H, ½ NCH2CH3), 3.00 (dc, J = 13.8 y 6.9 Hz, H, NCH2CH3) y

1.15 (t, J = 7.2 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


184.66 (C=O), 163.98, 158.72, 158.59, 158.54, 141.12, 140.53, 132.26, 131.50, 131.41,

131.24, 131.07, 130.23, 128.072, 127.94, 127.69, 126.89, 113.01, 112.86, 112.83,

112.59, 93.75, 93.61, 93.03, 92.54, 77.16, 76.36, 76.31, 76.15, 76.11, 72.08, 71.96,


71.92, 71.60, 71.52, 71.48, 71.42, 70.51, 70.34, 55.22 (OCH3), 55.14 (OCH3),

55.12 (OCH3), 55.10 (OCH3), 47.68 (NCH2CH3), 13.42 (NCH2CH3) y


EM (FAB) m/z (%): 985 (M+·

, 15), 920 (M+ - Cp, 1), 865 (M

+ +1 - CpFe, 1),

694 (M+ - CpFe - C5H3 - C6H4OCH3, 1), 662 (M

+ - CpFe - C5H3 - C6H4OCH3 -S, 1),

95 (45), 81 (50), 69 (85), 55 (100).

Masa exacta: calculada para C46H35Fe2NO5S6: 984.9538 encontrada: 984.9563.


S

N

S

S S

S

SO

O

O

Fe

PMP

Fe

PMP



50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S S

S

SO

O

O

Fe

PMP

Fe

PMP



67. Reacción de cicloadición de la bisditioltiazina 161 con la 1,4-bisferrocenil-2-

butin-1,4-diona (382)

Fe

S

N

S

S

S

O

O

FeS

N

S

SS

S

SS

Fe Fe

OO Sc(OTf)3

382

+

CH2Cl2, 65%

161 388

S

S

S

O

O

Fe

Fe





el crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, ciclohexano-acetato de

etilo 8:2), lo que permitió separar el compuesto 388 puro (59 mg, 0.048 mmol, 65%), como

un sólido de color rojo; p.f.: 152-153 ºC (ciclohexano-acetato de etilo).

IR (KBr, cm-1

): 2922, 2851, 1630 (C=O st), 1441, 1270 (C=S st), 1081, 486.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 4.88-4.61 (m, 16 H, 16 CH Ar),

4.37 (s, 10 H, 10 CH Ar), 4.25 (s, 10 H, 10 CH Ar), 3.60 (c, J = 7.1 Hz, 2 H,

NCH2CH3) y 1.46 (t, J = 7.1 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13


162.57 (C sp2), 139.08 (C sp

2), 138.71 (C sp

2), 133.73 (C sp

2), 78.00 (C Ar),

77.73 (C Ar), 74.05 (CH Ar), 73.91 (CH Ar), 73.82 (CH Ar), 70.83 (CH Ar),


49.69 (NCH2CH3) y 13.97 (NCH2CH3) ppm.

EM (FAB) m/z (%): 1239 (M+·

, 6), 663 (M+ - C24H18Fe2O2 - Cp - CH2CH3 - S, 7),

186 (Fc+, 6), 121 (CpFe

+, 15), 95 (38), 81 (50), 69 (80), 55 (100).


Fe

S

N

S

S

S

O

O

Fe

388

S

S

S

O

O

Fe

Fe


60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

Fe

S

N

S

S

S

O

O

Fe

388

S

S

S

O

O

Fe

Fe


68. Obtención de 3-hexiltien-2-carbaldehído (391)

S Br S CHO

1) BuLi

2) DMF

THF, 89%

390 391

Sobre una disolución agitada de 2-bromo-3-hexiltiofeno187

(1.20 g, 4.86 mmol) en THF

(5 mL), enfriada a -78 ºC, se añadió lentamente butillitio (3.64 mL, 5.83 mmol, 1.6 M

en hexanos). Tras completar la adición la mezcla de reacción se agitó a esta temperatura

durante 15 minutos. A continuación se añadió lentamente dimetilformamida

(710 mg, 0.75 mL, 9.72 mmol). Se dejó alcanzar la temperatura ambiente a la mezcla de

reacción, bajo agitación, y después se mantuvo bajo agitación durante otros 30 minutos.

Seguidamente se añadió sobre la mezcla de reacción una disolución acuosa saturada de

NH4Cl (5 mL). A continuación se separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con

éter dietílico (3 x 10 mL). Los extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato

sódico y el disolvente fue eliminado en el rotavapor. El crudo obtenido se purificó

mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano, 3:1), lo que

permitió separar el compuesto 391 puro (847 mg, 4.32 mmol, 89%), como un aceite de

color amarillo.


): 2958, 2925, 2849, 1657 (C=O st), 1432, 1237, 672.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 10.04 (s, 1 H, CHO), 7.64 (d, J = 5.0 Hz, 1 H, CH Ar),

7.00 (d, J = 5.0 Hz, 1 H, CH Ar), 2.96 (t, J = 7.6 Hz, 2 H, CH2), 1.66 (m, 2 H, CH2),


187

Wang, F.; Rauh, R. D.; Rose, T. L. “An electrically conducting star polymer”. J. Am. Chem. Soc.

1997, 119, 11106-11107.


RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 181.66 (CHO), 152.42 (C Ar), 137.25 (C Ar),

133.98 (CH Ar), 130.36 (CH Ar), 31.18 (CH2), 31.01 (CH2), 28.55 (CH2), 28.05 (CH2),

22.16 (CH2) y 13.67 (CH3) ppm.

EM (IE) m/z (%): 196 (M+·

, 60), 139 (M+ - C4H9, 100), 126 (70), 97 (35).

Masa exacta: calculada para C11H16OS: 196.0922 encontrada: 196.0914.


SCHO

391


16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

SCHO

391


69. Obtención de 1-(3-hexiltien-2-il)-2-propin-1-ol (392)

S CHO

H MgBr

S

H

OH

391

THF, 91%

392

Sobre una disolución agitada de 3-hexil-2-tien-2-carbaldehído (490 mg, 2.50 mmol)

en THF (5 mL) se añadió lentamente bromuro de etinilmagnesio

(8.3 mL, 3.74 mmol, 0.45 M en THF). Tras completar la adición la mezcla de reacción






(SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 392

puro (504 mg, 2.27 mmol, 91%), como un aceite de color amarillo intenso.


): 3307 (OH st), 3289 (OH st), 2954, 2924, 2855, 1674, 1661,

1464, 1028, 659.

RMN-1H (CDCl3, 200 MHz) δ: 7.20 (d, J = 5.0 Hz, 1 H, CH Ar),

6.86 (d, J = 5.0 Hz, 1 H, CH Ar), 5.68 (s ancho, 1 H, CHOH),

2.64 (m, 3 H, CH2 y C≡CH), 1.61 (m, 2 H, CH2), 1.31 (m, 6 H, 3 CH2) y

0.90 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, CH3) ppm.

RMN-13


124.26 (CH Ar), 84.17 (C≡CH), 73.94 (C≡CH), 58.00 (CHOH), 31.57 (CH2),

30.58 (CH2), 29.07 (CH2), 28.22 (CH2), 22.51 (CH2) y 14.00 (CH3) ppm.


EM (IE) m/z (%): 222 (M+·

, 25), 196 (M+ - C2H2, 20), 137 (M

+ - C6H13, 100), 123 (30),

97 (25), 77 (20).


S

H

OH

392


16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

H

OH

392


70. Obtención de 1,4-bis(3-hexiltien-2-il)-2-butin-1,4-diol (393)

S

H

OH

S CHO

OHHO

S S

392

1) BuLi

391

2)

THF, 56%

393

Sobre una disolución agitada del alcohol propargílico 392 (500 mg, 2.25 mmol) en THF

(5 mL), enfriada a -78 ºC se añadió lentamente butillitio (3.1 mL, 4.96 mmol, 1.6 M en



(441 mg, 2.25 mmol). La mezcla de reacción se agitó hasta alcanzar la temperatura

ambiente y después se mantuvo la agitación a temperatura ambiente durante 30 minutos

más. Seguidamente se añadió sobre la mezcla de reacción una disolución acuosa

saturada de NH4Cl (5 mL). A continuación se separaron las fases y la fase acuosa fue

extraída con éter dietílico (3 x 10 mL). Los extractos orgánicos combinados se secaron

sobre sulfato sódico y el disolvente fue eliminado en el rotavapor. El crudo obtenido se

purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1 hasta

diclorometano-acetato de etilo 19:1), lo que permitió separar el compuesto 393 puro

(531 mg, 1.27 mmol, 56%), como un aceite de color marrón.


): 3425 (OH st), 3352 (OH st), 2955, 2926, 2856, 1633, 1465,

1264, 1003, 738, 704.


6.87 (d, J = 5.0 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 5.70 (m, 2 H, 2 CHOH), 2.65 (t, J = 6.0 Hz, 4 H, 2 CH2),

1.61 (m, 4 H, 2 CH2), 1.31 (m, 12 H, 6 CH2) y 0.90 (t, J = 6.5 Hz, 6 H, 2 CH3) ppm.


RMN-13


124.34 (CH Ar), 83.16 (C≡C), 58.09 (CHOH), 31.62 (CH2), 30.64 (CH2), 29.11 (CH2),

28.28 (CH2), 22.54 (CH2) y 14.03 (CH3) ppm.


OHHO

S S

393


68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

OHHO

S S

393


71. Obtención de 1,4-bis(3-hexiltien-2-il)-2-butin-1,4-diona (394)

OHHO

S S

OO

S S

393 394

BAIB, TEMPO

CH2Cl2, 80%


(2 mL) se añadió bisacetoxiiodobenceno (BAIB) (355mg, 1.10 mmol) y

2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oxilo (TEMPO) (16 mg, 0.10 mmol). La mezcla de

reacción se agitó a temperatura ambiente durante 2 horas. A continuación la mezcla de

reacción se diluyó con diclorometano (5 mL) y se añadió una disolución acuosa saturada

de Na2S2O3 (5 mL). Después se separaron las fases y la fase acuosa fue extraída con

diclorometano (4 x 10 mL). Los extractos orgánicos se lavaron con una disolución

acuosa saturada de NaHCO3 y posteriormente con una disolución saturada de NaCl. La

fase orgánica se secó sobre sulfato sódico y el disolvente fue eliminado en el rotavapor.

El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de petróleo-

diclorometano, 1:1), lo que permitió separar el compuesto 394 puro

(167 mg, 0.40 mmol, 80%), como un aceite de color amarillo oscuro.

IR (película líquida, cm-1): 3102 (OH st), 2955, 2926, 2856, 1627 (C=O st), 1515, 1409, 1279, 1242.


7.01 (d, J = 5.0 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 3.05 (t, J = 7.4 Hz, 4 H, 2 CH2),

1.61 (m, 4 H, 2 CH2), 1.30 (m, 12 H, 6 CH2) y 0.87 (t, J = 6.6 Hz, 6 H, 2 CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 50 MHz) δ: 168. 78 (C=O), 152.44 (C Ar), 136.48 (C Ar),

133.91 (CH Ar), 131.84 (CH Ar), 81.45 (C≡C), 31.57 (CH2), 30.17 (CH2), 30.12

(CH2), 29.14 (CH2), 22.53 (CH2) y 14.03 (CH3) ppm.


EM (IE) m/z (%): 414 (M+·

, 3), 344 (M+ - C5H10, 13), 273 (M

+ - C6H13 - C4H8, 8),

247 (M+ - C6H13 - C4H2S, 14), 219 (M

+ - C6H13 - C4H2S - CO, 45),

176 (M+ - C6H13 - C4H2S - CO - C3H7, 100), 163 (M

+ - C6H13 - C4H2S - CO - C4H8, 29),

151 (M+ - C6H13 - C4H2S - CO - C - C4H8, 54), 97 (25).

Masa exacta: calculada para C24H30O2S2: 414.1687 encontrada: 414.1691.


252550507575100100125125150150175175200200

OO

S S

394


18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

OO

S S

394


72. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con

1,4-bis(3-hexiltien-2-il)-2-butin-1,4-diona (394)

S

N

S

S S

S

O S

176

OO

S S

Sc(OTf)3

S

N

S

S

O

S

S

S O

OS

S

+

CH2Cl2, 50%

394 395


(30 mg, 0.093 mmol) en diclorometano (1.5 mL) se añadió 1,4-bis(3-hexiltien-2-il)-2-butin-

1,4-diona (394) (77 mg, 0.186 mmol) y triflato de escandio (23 mg, 0.047 mmol). La mezcla

de reacción se agitó a temperatura ambiente durante 10 minutos. A continuación se eliminó

el disolvente en el rotavapor, y el residuo resultante se purificó mediante cromatografía

rápida (SiO2, éter de petróleo-diclorometano 1:1), lo que permitió separar el compuesto 395

puro (34 mg, 0.046 mmol, 50%), como un sólido rojo; p.f.: 58-59 ºC (CH2Cl2-éter de

petróleo).

IR (KBr cm-1

): 2952, 2924, 2852, 1672 (C=O st), 1666 (C=O st), 1630 (C=O st,

heterociclo), 1407, 1237.


6.92 (dd, J = 5.0 y 2.5 Hz, 2 H, 2 CH Ar), 3.57 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3),

3.31 (dc, J = 14.2 y 7.1 Hz, 1 H, NCH2CH3), 2.72 (c, J = 7.2 Hz, 4 H, 2 CH2),

1.43 (m, 4 H, 2 CH2), 1.25 (m, 12 H, 6 CH2) y 0.87 (m, 9 H, NCH2CH3 y 2 CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 191.47 (C=S), 184.63 (C=O heterociclo),

177.94 (C=O), 177.79 (C=O), 161.97, 153.61, 153.28, 153.24, 142.42, 141.32, 134.03,

133.82, 133.45, 133.18, 132.19, 131.79, 131.61 y 131.48 (C sp2, CH Ar y C Ar),

47.84 (NCH2CH3), 31.59 (CH2), 30.13 (CH2), 30.07 (CH2), 29.14 (CH2), 22.55 (CH2),

14.07 (CH3) y 13.43 (NCH2CH3) ppm.


EM (FAB) m/z (%): 738 (M+ + 1, 10).


S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395


77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395


73. Reacción de cicloadición de la bisditiolotiazina 176 con bencino

S

N

S

SS

S

O S Bu4NF

S

N

S

S

O

S

S

S

+

176

CH2Cl2, 70%

403402

Si(OH)Me2

I(Ph)OTf


(30 mg, 0.093 mmol) y triflato de [2-(hidroxidimetilsilil)fenil](fenil)iodonio194

402

(117 mg, 0.232 mmol) en diclorometano (2 mL) enfriada a 0 ºC se añadió lentamente una

disolución de fluoruro de tetrabutilamonio (0.232 mL, 0.232 mmol, 1.0 M en THF). Tras

completar la adición la mezcla de reacción se agitó durante 30 minutos a temperatura

ambiente. A continuación se vertió agua (10 mL) sobre la mezcla de reacción. Seguidamente

se separaron las fases y la fase acuosa se extrajo con diclorometano (3 x 10 mL). Los

extractos orgánicos combinados se secaron sobre sulfato sódico y el disolvente se eliminó en

el rotavapor. El crudo obtenido se purificó mediante cromatografía rápida (SiO2, éter de

petroleo-diclorometano 9:1) lo que permitió separar el compuesto 403 puro

(26 mg, 0.065 mmol, 70%), como un sólido rojo; p.f.: 72-73 ºC (éter de petroleo-

diclorometano).

IR (KBr cm-1

): 1646 (C=O st), 1635, 1398, 1337, 1308, 1290, 1262, 1105, 1044.

RMN-1H (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.68-7.65 (m, 2H, 2 CH Ar), 7.45-7.43 (m, 2H, 2 CH Ar),


y 1.25 (t, J = 7.0 Hz, 3 H, NCH2CH3) ppm.

RMN-13

C (CDCl3, 100 MHz) δ: 192.23 (C=S), 185.14 (C=O), 165.38 (C sp2),

153.96 (C sp2), 137.54 (C sp

2), 134.78 (C sp

2), 132.52 (C Ar), 131.84 (C Ar),

194

Kitamura, T.; Meng, Z.; Fujiwara, Y. “Synthesis of a new hypervalent iodine compound,

[2-(hydroxydimethylsilyl)phenyl](phenyl)iodonium triflate as a convenient approach to benzyne”.

Tetrahedron Lett. 2000, 41, 6611-6614.


127.57 (CH Ar), 127.31 (CH Ar), 123.87 (CH Ar), 122.08 (CH Ar), 48.18 (NCH2CH3)

y 13.48 (NCH2CH3) ppm.

EM (EI) m/z (%): 399 (M+·

, 40), 370 (M+ - CH2CH3, 100), 208 (45), 178 (30), 108 (25),

69 (25).

Masa exacta: calculada para C14H9NOS6: 398.9008 encontrada: 398.9006.


S

N

S

S

O

S

S

S

403


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Wavenumbers (cm-1)

S

N

S

S

O

S

S

S

403

5. CONCLUSIONES

Conclusiones 475

1. En el presente trabajo se han sintetizado nuevas bisditioltionas con núcleo tiazínico

y cadenas largas sobre el nitrógeno, a partir de aminas terciarias y dicloruro de

diazufre, utilizando la metodología desarrollada en nuestro grupo de investigación.

2. Se ha comprobado que las bisditioltionas con núcleo tiazínico y pirrólico,

sintetizadas previamente por el grupo de investigación, reaccionan con azidas

sencillas, permitiendo obtener heterociclos del tipo bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina imina

o bis[1,2]ditiolopirrol imina. Esta reacción constituye un método óptimo para la

transformación de ditioltionas en ditioliminas.

3. Asimismo, se ha desarrollado un método alternativo para llevar a cabo esta

transformación, que consiste en el tratamiento de las ditioltionas con cloraminas B o

T en medio ácido. Además, se han encontrado nuevas condiciones de reacción, que

utilizan catálisis de triflato de escandio, y permiten obtener

bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazina iminas en elevados rendimientos, en tiempos de reacción

muy cortos y en condiciones de reacción muy suaves. Esta metodología es

probablemente generalizable a otras reacciones con cloraminas.

4. Se han sintetizado precursores de nitrilimina del tipo N-(α-cloroariliden)-N’-

arilhidrazona y se ha comprobado que reaccionan con la ditioltiona 176

proporcionando nuevos sistemas heterocíclicos del tipo

[1,3,4]tiadiazoliliden[1,2]ditiolo[1,4]tiazina. Los estudios teóricos, espectroscópicos

y de difracción de rayos X han permitido determinar la configuración E del doble

enlace exocíclico de estos cicloaductos.

5. Se ha comprobado que las ditioltionas reaccionan con diversos acetilenos activados,

dando lugar a los productos de mono o doble adición, dependiendo de la naturaleza

de la ditioltiona y de la reactividad del alquino, pudiéndose controlar selectivamente

la obtención de los monoaductos, diaductos, triaductos o tetraaductos

correspondientes. La adición de la primera molécula de alquino sobre el grupo tiona

del anillo de ditiol transcurre mediante un mecanismo 1,3-dipolar, mientras que la

segunda molécula se adiciona (en su caso) a través de una reacción de hetero-Diels-

Alder. La reacción con acetilenos ha permitido introducir en los heterociclos


iniciales grupos que modifican las propiedades electroquímicas de los mismos, y

otros que permiten posteriores funcionalizaciones. Se ha comprobado también en

este caso que el triflato de escandio cataliza eficientemente estas reacciones.

6. Se ha comprobado que las ditioltionas con núcleo pirrólico requieren condiciones de

reacción más enérgicas que sus análogos 1,4-tiazínicos; sin embargo dan lugar en

todos los casos a los productos de adición doble sobre cada anillo de ditiol. Esto se

explica si tenemos en cuenta que la adición de la primera molécula de acetileno

conlleva una pérdida de aromaticidad del anillo central, que sin embargo se recupera

en la segunda adición hetero-Diels-Alder. Los cálculos teóricos realizados están de

acuerdo con esta conclusión.

7. La modelización molecular asistida por ordenador de los cicloaductos sintetizados ha

permitido predecir la estructura conformacional más estable en cada uno de los casos

en los que existen varios confórmeros posibles. Las conclusiones acerca de la

estructura de los confórmeros más estables están de acuerdo con los datos obtenidos

mediante técnicas espectroscópicas.

8. Se ha comprobado que las bisditiolotiazinas reaccionan frente a bencino generado en

las condiciones de Kitamura, para obtener fácilmente sistemas benzoditiolanos.

9. Tras el estudio electroquímico mediante voltametría cíclica de algunos de los aductos

obtenidos, se pudo comprobar que todos ellos constituyen sistemas irreversibles, a

excepción del compuesto 386, que incluye grupos ferroceno en su estructura. En este

caso, el sistema heterocíclico modifica de forma considerable el potencial redox del

sistema organometálico, constituyendo una forma sencilla de regular las propiedades

electroquímicas del ferroceno.

RESUMEN

Resumen III

1. Nuevos materiales basados en moléculas orgánicas

La ciencia de materiales, subdisciplina de la Química, permite desarrollar compuestos

que presentan propiedades avanzadas que los hacen útiles como nuevos materiales en

muy diversos campos. Los materiales pueden ser clasificados en diversas categorías,

basándonos en su constitución química y en sus propiedades físicas. En la actualidad la

búsqueda de nuevos materiales se orienta hacia materiales con funciones específicas;

además, la química supramolecular ha dado lugar al desarrollo de sustancias con

propiedades electrónicas, magnéticas, ópticas, estructurales, mecánicas y químicas de

gran interés en el desarrollo de nuevos materiales.

Los materiales que más interés están suscitando en este momento son:

� Los materiales orgánicos conductores, superconductores y magnéticos. Estos

materiales conductores y superconductores están basados fundamentalmente en

complejos de trasferencia de carga formados entre un aceptor y un dador de

electrones existiendo un especial interés en el desarrollo de los derivados de TTF.

En cuanto a los materiales orgánicos magnéticos, pueden obtenerse usando diversas

estrategias tales como la formación de sales de transferencia de carga, introducción

de radicales nitroxilo, uso de metalocenos, etc.

� Los materiales ópticos no lineales. Existe un gran interés en poder manipular la

frecuencia, la fase, la polarización o la trayectoria de la luz. Si una molécula es

sometida a campos eléctricos muy intensos, el material es polarizado y esta

polarización es una función no lineal de la fuerza del campo. Esto permite obtener

materiales con propiedades ópticas especiales. En especial existe un gran interés en

el desarrollo de compuestos que presenten armónicos de segundo y tercer orden.

� Cristales líquidos. Estos materiales presentan propiedades que se sitúan entre las

propiedades de los sólidos y de los líquidos. Existen diversos tipos de cristales

líquidos de acuerdo con la estructura molecular y la estructura de las fases. La

aplicación más frecuente se encuentra en la fabricación de pantallas digitales,

aunque pueden ser utilizados como sensores, interruptores o para fabricar fibras muy

resistentes como el Kevlar®.

IV Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

� Sensores químicos. Los sensores son capaces de detectar selectivamente un sustrato

en presencia de otros y generar una señal cuando esto ocurre. Existen diversos tipos

de sensores y normalmente se clasifican en función del tipo de señal que generan.

� Aparatos moleculares electrónicos: interruptores, cables y rectificadores. Un

aparato molecular puede ser definido como el conjunto de un número de

componentes moleculares discretos diseñado para realizar una función específica.

Existe un especial interés en el desarrollo de aparatos moleculares que actúen como

cables moleculares, interruptores de muy diversos tipos y rectificadores.

� Máquinas moleculares basadas en catenanos y rotaxanos. Un máquina molecular es

un tipo particular de sistema supramolecular en el que las partes que lo componen

pueden presentar cambios en sus posiciones relativas como resultado de estímulos

externos.

� Dendrímeros. Los dendrímeros son macromoléculas monodispersas que presentan

una estructura con gran ramificación y arquitectura tridimensional. Los dendrímeros

son interesantes en una gran variedad de contextos, siendo muy importantes en el

diseño de materiales funcionales y en la construcción de materiales estructurales de

aplicación en diversos campos.

Particularmente, los nuevos materiales heterocíclicos con azufre y nitrógeno poseen

características electrónicas especiales que los hacen idóneos para su utilización en

aplicaciones ópticas y electrónicas.

En esta línea, en nuestro grupo de investigación se ha conseguido sintetizar una gran

variedad de heterociclos, que poseen un elevado número de átomos de azufre, y que

pueden ser considerados como bloques sintéticos para el diseño y la preparación de

nuevos materiales. Para ello, se utilizan reactivos muy simples de azufre, como por

ejemplo dicloruro de diazufre, con compuestos nitrogenados también muy sencillos,

como aminas, oximas y nitrilos. En el esquema 1 se muestra un ejemplo.

Resumen V

N

CHCl3S

N

S

SS

S

S SS2Cl2, DABCO

160 161

Esquema 1

Las ditioltionas como 161 son compuestos que tienen una elevada reactividad frente a

numerosos reactivos, aunque las reacciones con más aplicaciones sintéticas son

probablemente las reacciones de cicloadición.

El propósito general de esta Tesis Doctoral es la síntesis de nuevos sistemas

poliheterocíclicos que contengan azufre y nitrógeno, tengan un elevado interés teórico y

estructural, y, además, sean potencialmente útiles como nuevos materiales. Así, se ha

estudiado la reactividad de estos sistemas heterocíclicos obtenidos en nuestro grupo,

frente a reacciones de cicloadición para obtener nuevos derivados poliheterocíclicos con

azufre y nitrógeno, con estructuras que puedan tener aplicaciones potenciales como

nuevos materiales.

2. Estudio de la reactividad de bisditioltionas frente a reactivos 1,3-dipolares

Las bisditioltionas reaccionan frente a reactivos 1,3-dipolares involucrando unicamente

al grupo tiona. Se genera de esta forma un cicloaducto de estructura espiránica, que

normalmente sufre una ciclorreversión, u otro tipo de transformaciones, para conducir a

sistemas estables.

En esta Tesis Doctoral se ha abordado únicamente el estudio de los sistemas

heterocíclicos sintetizados con anterioridad en el grupo de investigación, frente a

reactivos 1,3 dipolares de tipo azida y nitrilimina.

Las reacciones con azidas conducen a derivados del tipo bis[1,2]ditiolo[1,4]tiazinimina

y bis[1,2]ditiolopirroliminas (Esquema 2). En nuestro caso sólo se consiguieron

resultados satisfactorios frente a azidas sencillas, tales como la etoxicarbonilazida.

VI Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

S

N

S

SS

S

SO

S

N

S

SS

S

NO CO2Et

176 257256

+

O N

O

N N

N

SSS

S

SO N

SSS

S

NO+

182 264

CO2Et

256

O N N N

O

N

SSS

S

SS N

SSS

S

NN+

181 265

CO2EtEtO2C

256

O N N N

O

Esquema 2

Las ditioltionas reaccionan con nitriliminas para dar lugar a 1,3,4-tiadiazoles. Se

sintetizaron diversas diarilnitriliminas y se estudió su reactividad frente a la

bisditioltiona 176. Se obtuvieron de esta forma (E)-3-oxo-4-etil-5-(3,5-

diaril[1,3,4]tiadizol-2-ilideno)[1,2]ditiolo[3,4-b][1,4]tiazin-6-tionas (Esquema 3) en

rendimiento moderados a buenos. La estructura del cicloaducto ha podido ser

confirmada mediante difracción de rayos X de monocristal, así como mediante cálculos

teóricos y las técnicas espectroscópicas habituales, siendo la primera vez que ha podido

determinarse inequívocamente la configuración geométrica de este tipo de compuestos.

S

N

S

SS

S

O Et3N

S

N

S

S

S

O

S

NNSAr

Ar

Ar N

HN

Ar

Cl

176 274a-f

+

270a-f

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Esquema 3

Resumen VII

Se decidió abordar también la adición de las cloraminas B y T sobre las

bisditiolotiazinas 161 y 176 para obtener de esta forma nuevas bisditioliminas

(Esquema 4). Estas reacciones se realizaron térmicamente.

S

N

S

SS

S

S S

ArS

NClNa

O O

S

N

SSS

S

N NSO2Ar

ArO2S

+

161277a-b278a (48%)

278b (57%)a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

CH3COOH

C6H6, ∆

S

N

S

SS

S

O S

ArS

NClNa

O O

S

N

S

SS

S

Ac NSO2Ar

+

176277a-b

a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

279a = 30%

279b = 36%

CH3COOH

C6H6, ∆

Esquema 4

Dado que los rendimientos obtenidos no son muy elevados se decidió buscar un

catalizador para mejorar los rendimientos y suavizar las condiciones de reacción. Se

obtuvieron excelentes resultados utilizando cantidades catalíticas de triflato de escandio.

La reacción con catálisis de triflato de escandio transcurre a temperatura ambiente en

condiciones suaves de forma prácticamente instantánea.

3. Estudio de la reactividad de bisditioltionas frente a reactivos dipolarófilos

Este tipo de reacciones involucran a todo el anillo de ditiol y se han estudiado

fundamentalmente las reacciones de las bisditioltionas con alquinos bajo condiciones

térmicas, con o sin catálisis de triflato de escandio.

En primer lugar se eligieron como reactivos de cicloadición acetilenos sencillos

activados mediante grupos atractores de electrones. Los acetilenos elegidos fueron

acetilendicarboxilato de dimetilo, dicianoacetileno y dibenzoilacetileno. Se estudió la

reactividad de diversas ditioltionas frente a los citados acetilenos. Así en el caso de la

tiazina 176 se obtienen 2-tioacilmetilen-1,3-ditioles (Esquema 5).

VIII Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

S

N

S

SS

S

OS EE

S

N

S

S

O

S

S

S

E

E

176 283, E = CO2Me

284, E = CN

285, E = COPh

C6H6, ∆

Esquema 5

Además con dibenzoilacetileno puede obtenerse también el diaducto 288, pudiéndose

controlar fácilmente la cicloadición de una molécula o dos del compuesto acetilénico.

S

N

S

SS

S

OSCOPhPhOC

S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

176 288

2

S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

285

Hetero D-A

Esquema 6

Se han ensayado también reacciones de cicloadición sucesivas sobre la tiazina 176 con

acetilenos diferentes. Así, se han podido obtener diaductos del tipo mostrado en el

esquema 7.

S

N

S

SS

S

S O XX

S

N

S

S

O

S

S

S

X

X

YY

S

N

S

S

O

S

SS

XX

Y

Y

176 290 291

Esquema 7

La tiazina 161 puede cicloadicionar dos moléculas de acetileno para dar estructuras tipo

TTF extendido (Esquema 8). Este tipo de estructuras también puede obtenerse con otras

tiazinas como 186 (R = CH2Cl) y 322 (R = C17H35).

Resumen IX

S

N

S

SS

S

RS S E E

S

N

SS

R

S

SS

SE

EE

E

R = CH3, CH2Cl, C17H35 R = CH3, CH2Cl, C17H35

E = CO2CH3, COPh

2

Esquema 8

Además la tiazina 161 puede adicionar tres moléculas de DMAD o DBA

(Esquema 9).

E E

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

S

S

SSE

E

EEE

E

161 E = CO2CH3, COPh

3

Esquema 9

Con dibenzoilacetileno puede conseguirse la adición de cuatro moléculas de acetileno

sobre la tiazina 161 obteniéndose un derivado pentacíclico. Este tipo de derivados

también puede conseguirse con las tiazinas 321 (R = C11H23) y 322 (R = C17H35).

S

N

S

SS

S

SSR

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

R

SS

COPh

PhOC

SS

PhOC

COPh

DBA

R = CH3, C11H23, C17H35R = CH3, C11H23, C17H35

Esquema 10

En cuanto a la tiazina angular 190, ésta reacciona con dibenzoilacetileno pudiéndose

controlar las condiciones de reacción para obtener selectivamente el diaducto 327, la

mezcla de los dos posibles triaductos 328 y 329, o el tetraaducto 330 (Esquema 11).

Mediante estas reacciones de cicloadición se generan heterociclos que contienen la

función tioaldehído, un grupo poco común en Química Orgánica.

X Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

S

N

S

S

SS

SS

S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

SS

PhOC

PhOC

190

330

DBA

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

327

S

N

SPhOC

PhOC

SS

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

+

328 329

DBA

DBA

Esquema 11

Además, se estudió la reactividad de los bisditiolopirroles 181 y 182 frente a acetilenos

activados y, aunque las condiciones de reacción requeridas son más enérgicas que para

las tiazinas anteriormente descritas, siempre se produce la adición de dos moléculas de

acetileno por cada grupo tiona, no observándose diferencias apreciables de reactividad

entre los distintos acetilenos.

Resumen XI

N

SSS

S

OS

182

N

SS

O

SE

E

SS

EE

N

SSS

S

SS

181

EEN

SS

SSS

S

E

EEE

E

EE

E

4

341

335

EE

Esquema 12

Las reacciones con alquinos son efectivamente catalizadas con triflato de escandio, lo

que permitió llevar a cabo estas reacciones en condiciones muy suaves y con elevados

rendimientos.

A continuación, se han sintetizado alquinos más complejos y se han hecho reaccionar

con la tiazina 176. Los acetilenos elegidos han sido acetilendicarbaldehído, acetilenos

activados mediante grupos furoílo, mediante grupos ferrocenilo (aquirales y quirales), y

mediante grupos tienilo.

El método de síntesis empleado para la síntesis de estos acetilenos activados fue similar

en todos los casos. La molécula de partida fue siempre un aldehído y se introdujo el

triple enlace mediante el acoplamiento con bromuro de etinilmagnesio. Se obtiene así el

alcohol propargílico correspondiente. Sobre este alcohol se genera un acetiluro de litio,

que a continuación se hace reaccionar con una nueva molécula del aldehído inicial.

Finalmente el diol obtenido se oxida para dar lugar a la correspondiente dicetona

(Esquema 13).

R CHO

MgBrH

H

HO

R R CHO

HO

R R

OH [O] O

R R

O1) BuLi

2)

Esquema 13

XII Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

La reacción de la tiazina 176 con los diversos acetilenos conduce a los monoaductos

diferentes que se muestran en la figura 1.

S

N

S

S

O

S

S

S

CHO

CHO

S

N

S

S

S

O

S

S O

O

O

O

OH

HO

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

R

Fe

R

S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395

358 369 (E)-375

386, R = H

387, R = p-C6H4OMe

Figura 1

Este tipo de monoaductos fueron sintetizados con diversos fines tales como la

modificación de las propiedades electroquímicas de las ditioltionas de partida,

introduciendo grupos ferrocenilo o tienilo, o la introducción de funciones orgánicas que

permitan modificaciones posteriores sobre los monoaductos obtenidos.

Para finalizar, decidimos estudiar la reactividad de las ditioltionas frente a otro tipo

dipolarófilos como el bencino. La reacción de la tiazina 176 con bencino condujo al

benzoditiolano 403 (Esquema 14).

Resumen XIII

S

N

S

SS

S

O S

176

253

S

N

S

S S

O

S

S

403

Esquema 14

En esta reacción es fundamental el método utilizado para la generación del bencino. La

mayoría de los métodos convencionales de generación de bencinos conducen a la

descomposición de la sustancia de partida; sin embargo, cuando el bencino se prepara a

partir de una sal hipervalente de yodo, por el método de Kitamura, se obtiene en buen

rendimiento el producto deseado. Esta metodología abre también la posibilidad de

realizar reacciones de cicloadición de estas ditioltionas con bencinos más complejos.

SUMMARY

Summary XVII

1. New materials based on organic molecules

Materials science allows developing compounds that present advanced properties and

can be used as new materials in very diverse fields. Materials can be classified in

several categories, depending on their chemical constitution and physical properties.

The search of new materials is currently oriented towards the preparation of materials

with very specific functions; in this sense, supramolecular chemistry has made possible

the development of substances with electronic, magnetic, optical, structural, mechanical

and chemical properties very useful in the preparation of new materials.

In the last few years a big interest has raised for the finding of several types of

materials, including the following:

� Conductors, superconductors and magnetic organic materials. Conductors and

superconductors are constituted basically by transference-charge complexes made

up of an acceptor and a donor. TTF derivatives are between the most useful donors.

As far as the magnetic organic materials are concerned, they can be obtained by

using diverse strategies, such as the formation of transference-charge salts,

introduction of nitroxyl radicals, use of metallocenes, etc.

� Non-linear optical materials. There is a high interest in manipulating the frequency,

the phase, the polarization, or the trajectory of light. If molecules are subjected to

very intense electric fields, this results in polarization of the material, and this

polarization is a non-linear function of the field strength. This basic property of

matter allows the preparation of materials with special optical response. The main

aim in the field of non-linear optics is the development of compounds that present

second and third order harmonics.

� Liquid crystals. The properties of these materials are in between the properties of

solids and liquids. Liquid crystals are usually classified in different types according

to their molecular and phase structures. The most frequent application of liquid

crystals is the manufacture of digital screens, though they can also be used in the

production of sensors, switches, and even very resistant fibres, such as Kevlar®.

XVIII PhD Thesis Susana Barriga Falcón

� Chemical sensors. Sensors are able to detect selectively a substrate in the presence

of others, and to generate a signal when this happens. Diverse types of sensors exist,

and they are usually classified according to the type of signal they generate.

� Molecular electronic devices: switches, wires and rectifiers. A molecular electronic

device can be defined as the assembly of a number of discreet molecular

components designed to make a specific function. Today is especially interesting the

existence of molecular devices that function as molecular wires, switches of very

diverse types and rectifiers.

� Molecular machines based on catenanes and rotaxanes. A molecular machine is a

particular type of supramolecular system in which the parts that compose it can

show changes in their relative positions as a result of external stimuli.

� Dendrimers. Dendrimers are monodisperse macromolecules showing extensively

branched structures and three-dimensional architecture. Dendrimers are interesting

in a wide variety of contexts, being very important both in the design of functional

materials and in the construction of structural materials with application in diverse

fields.

Particularly, new materials based on sulfur and nitrogen heterocycles have special

electronic characteristics that make them suitable for their use in optical and electronic

applications.

In this line, our research group has synthesized a wide variety of heterocycles

containing a high number of sulfur atoms, and which can be considered as synthetic

blocks for the design and the preparation of new materials. Very simple sulfur reagents,

such as sulfur dichloride, and nitrogen compounds, as amines, oximes and nitriles, have

been used for this purpose. Scheme 1 shows an example.

Summary XIX

N

CHCl3S

N

S

SS

S

S SS2Cl2, DABCO

160 161

Scheme 1

Dithiolethiones as 161 are compounds that show high reactivity with numerous

reagents, though cycloaddition reactions are probably the reactions with more synthetic

applications.

The general object of this PhD Thesis is the synthesis of new polyheterocyclic systems

containing sulfur and nitrogen, with the aim of developing new molecules with high

theoretical and structural interest, and potentially useful as new materials. Thus, some of

the heterocyclic systems previously obtained in our group have been studied, regarding

their reactivity in cycloaddition reactions that lead to new sulfur and nitrogen

polyheterocyclic derivatives.

2. Study of the reactivity of bisdithiolethiones versus 1,3-dipole reagents

The reaction of bisdithiolethiones with 1,3-dipolar reagents involves only to the thione

group. In this way, a spiranic cycloadduct is generated, and usually this undergoes

cycloreversion, or other type of transformation, leading to a stable system.

In the present work the study 1,3-dipolar reagents has been limited to azides and

nitrilimines.

Reaction of bis[1,2]dithiolo[1,4]thiazine-3-thiones and bis[1,2]dithiolopirrolo-3-thiones

with azides leads to the corresponding imine derivatives (Scheme 2). In our case, we

have only obtained satisfactory results in reactions with simple azides, such as

ethoxycarbonylazide.

XX PhD Thesis Susana Barriga Falcón

S

N

S

SS

S

SO

S

N

S

SS

S

NO CO2Et

176 257256

+

O N

O

N N

N

SSS

S

SO N

SSS

S

NO+

182 264

CO2Et

256

O N N N

O

N

SSS

S

SS N

SSS

S

NN+

181 265

CO2EtEtO2C

256

O N N N

O

Scheme 2

On the other hand, dithiolethiones react with nitrilimines giving 1,3,4-thiadiazoles.

Diverse diarylnitrilimines have been synthesised and its reactivity has been studied

versus bisdithiolethione 176. In this way, we have obtained (E)-3-oxo-4-ethyl-5-

(3,5-diaryl[1,3,4]thiadiazole-2-yliden)[1,2]dithiolo[3,4-b][1,4]thiazin-6-thiones (Scheme 3)

in yields ranging from moderate to good. The structure of these compounds has been

confirmed by the monocrystal X ray diffraction of one of the cycloadducts, theoretical

calculations and the usual spectroscopic techniques. In this way we have been able to

unequivocally determine, for the first time, the geometric configuration of this type of

compounds.

S

N

S

SS

S

O Et3N

S

N

S

S

S

O

S

NNSAr

Ar

Ar N

HN

Ar

Cl

176 274a-f

+

270a-f

a, Ar = C6H5

b, Ar = p-ClC6H4

c, Ar = p-BrC6H4

d, Ar = p-IC6H4

e, Ar = p-CNC6H4

f, Ar = 2,4-Cl2C6H3

Scheme 3

Summary XXI

We have also studied the thermal addition of chloramines B and T on

bisdithiolothiazines 161 and 176 to obtain new bisdithioleimines (Scheme 4).

S

N

S

SS

S

S S

ArS

NClNa

O O

S

N

SSS

S

N NSO2Ar

ArO2S

+

161277a-b278a (48%)

278b (57%)a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

CH3COOH

C6H6, ∆

S

N

S

SS

S

O S

ArS

NClNa

O O

S

N

S

SS

S

Ac NSO2Ar

+

176277a-b

a, Ar = Ph

b, Ar = C6H4CH3

279a = 30%

279b = 36%

CH3COOH

C6H6, ∆

Scheme 4

The yields of these reactions were not very high, and we decided to do some further

research to try to find a catalyst to improve the yields and to make the reaction

conditions milder. The use of catalytic amounts of scandium triflate resulted in an

excellent outcome of the reaction. The catalysed reaction takes place at room

temperature, in smooth conditions, and is practically instantaneous.

3. Study of the reactivity of bisdithiolethiones with dipolarophiles

Reactions of bisdithiolethiones with dipolarophiles are characterised because they

involve the whole dithiole ring. We have basically studied the reactions of

bisdithiolethiones with alkynes, under thermal conditions, both with and without

catalysis of scandium triflate.

In the first place, we chose as cycloaddition reagents simple acetylenes activated by

electron-withdrawing groups, as dimethylacetylenedicarboxylate, dicyaneacetylene and

dibenzoylacetylene. The reactivity of diverse dithiolethiones with the referred acetylenes

has been studied. Thus, for example, in the case of thiazine 176, we have got

2-thioacylmethylen-1,3-dithioles (Scheme 5).

XXII PhD Thesis Susana Barriga Falcón

S

N

S

SS

S

OS EE

S

N

S

S

O

S

S

S

E

E

176 283, E = CO2Me

284, E = CN

285, E = COPh

C6H6, ∆

Scheme 5

On the other hand, dibenzoylacetylene can react further, allowing obtaining the

monoadduct 285 or the diadduct 288, depending on the reaction conditions.

S

N

S

SS

S

OSCOPhPhOC

S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

176 288

2

S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

285

Hetero D-A

Scheme 6

We have also shown feasible to perform successive cycloaddition reactions with different

acetylenes. Thus, it has been possible to obtain hetero-diadducts of the type shown in

scheme 7.

S

N

S

SS

S

S O XX

S

N

S

S

O

S

S

S

X

X

YY

S

N

S

S

O

S

SS

XX

Y

Y

176 290 291

Scheme 7

Thiazine 161 can cycloadd two molecules of alkyne to give structures related to

extended TTF. This kind of structures can also be obtained with other thiazines as

186 (R = CH2Cl) and 322 (R = C17H35).

Summary XXIII

S

N

S

SS

S

RS S E E

S

N

SS

R

S

SS

SE

EE

E

R = CH3, CH2Cl, C17H35 R = CH3, CH2Cl, C17H35

E = CO2CH3, COPh

2

Scheme 8

Thiazine 161 can also add three molecules of DMAD or DBA, as shown in scheme 9.

E E

S

N

S

SS

S

SS

S

N

SS

S

S

SSE

E

EEE

E

161 E = CO2CH3, COPh

3

Scheme 9

The addition of four molecules of alkyne on thiazines 161, 321 (R = C11H23) and 322

(R = C17H35), in order to get pentacyclic derivatives, could be achieved with the use of

dibenzoylacetylene.

S

N

S

SS

S

SSR

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

R

SS

COPh

PhOC

SS

PhOC

COPh

DBA

R = CH3, C11H23, C17H35R = CH3, C11H23, C17H35

Scheme 10

On the other hand, the angular thiazine 190 reacts with dibenzoylacetylene to get the

diadduct 327, the mixture of the two possible triadducts 328 and 329, or the tetraadduct

330, depending on the particular reaction conditions (Scheme 11). These cycloaddition

reactions give rise to heterocycles containing a thioaldehyde function, which a quite

uncommon group.

XXIV PhD Thesis Susana Barriga Falcón

S

N

S

S

SS

SS

S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

SS

PhOC

PhOC

190

330

DBA

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

327

S

N

SPhOC

PhOC

SS

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

+

328 329

DBA

DBA

Scheme 11

We have as well studied the reactivity of bisdithiolopyrroles 181 and 182 with activated

acetylenes. Although these reactions require more harsh conditions than those

previously used for the thiazines, the addition of two acetylene molecules on each

thione group always takes place. Furthermore, no significant differences of reactivity

have been observed between the different acetylenes.

N

SSS

S

OS

182

N

SS

O

SE

E

SS

EE

N

SSS

S

SS

181

EEN

SS

SSS

S

E

EEE

E

EE

E

4

341

335

EE

Scheme 12

Summary XXV

Scandium triflate catalyses effectively these reactions, allowing to get the desired

products in very smooth conditions and high yields.

Complex alkynes have also been synthesised and tested in reactions with thiazine 176.

Between these more complex acetylenes we have prepared acetylenedicarbaldehyde,

and acetylenes containing furanyl, thienyl, and chiral and non-chiral ferrocenyl groups.

The method used for the synthesis of these activated acetylenes was similar in all the

cases. The starting material was always an aldehyde, and the triple bond was introduced

by reaction with ethynylmagnesium bromide. In this way, the corresponding

propargylic alcohol is obtained. A lithium acetylide is generated from this alcohol by

the addition of two equivalents of a base. This anion then reacts with a new molecule of

the initial aldehyde, and the diol obtained is finally oxidized to get the corresponding

diketone (Scheme 13).

R CHO

MgBrH

H

HO

R R CHO

HO

R R

OH [O] O

R R

O1) BuLi

2)

Scheme 13

The reaction of thiazine 176 with diverse acetylenes leads to the different monoadducts

that are showed in figure 1.

XXVI PhD Thesis Susana Barriga Falcón

S

N

S

S

O

S

S

S

CHO

CHO

S

N

S

S

S

O

S

S O

O

O

O

OH

HO

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

R

Fe

R

S

N

S

S

O

S

S

S O

O

S

S

395

358 369 (E)-375

386, R = H

387, R = p-C6H4OMe

Figure 1

These monoadducts were synthesized with diverse aims. For example modification of

the electrochemical properties of the initial dithiolethiones was achieved by introducing

in the molecule ferrocenyl or thienyl groups. The use of cycloadditions to introduce

organic functions that would allow further modifications of the adducts, was other of

the strategies used in this context.

In the last term, we studied the reactivity of dithiolethiones with other types of

dipolarophiles, as benzyne. Accordingly, the reaction of thiazine 176 with benzyne led

to benzodithiolane 403 (Scheme 14).

S

N

S

SS

S

O S

176

253

S

N

S

S S

O

S

S

403

Scheme 14

Summary XXVII

In this reaction, the method used for the generation of benzyne is essential. Most of the

conventional methods to generate benzyne led to the decomposition of the starting

dithiolethione; however, fortunately, when benzyne was prepared from a hypervalent

iodine salt, according to Kitamura’s method, the desired product was obtained in good

yield. This methodology will hopefully allow successfully performing cycloaddition

reactions of dithiolethiones with complex benzynes.

ÍNDICE DE ESTRUCTURAS

Índice de estructuras XXXI

Ditioltionas utilizadas en reacciones de cicloadición en esta memoria: *

N

S

S

S

S

S

S

S

N

S

S

S

S

S

O

S

N

S

S

S

S

S

S

S

Cl

S

N

S

S

S S

S

SH

N

SSS

S

SS

161*

176*

182*

186*

190*

181*

S

N

S

SS

S

C12H25

SS

S

N

S

SS

S

C18H37

SS

321 322

N

SSS

S

SO

Reactivos sintetizados para obtener nuevas ditioliminas o nuevos reactivos de

cicloadición:

N

C12H25

N

C18H37

N

OC11H23

N

OC17H35

319 320317 318

NH

HN

O

CNNC

NH

HN

O

II

N

HN

Cl

II

N

HN

Cl

CNNC268e268d 270d 270e

O

OSi

OH

H

OHHO

OO

OTBMDSTBDMSO

OO

OO

OTBMDSTBDMSO

OO

OO

OHHO

365 366 367 368

H

HO

Fe

H

O

Fe

374 370

Fe p-MeOC6H4

HO

H

Fep-MeOC6H4

O

H

Fe TMS

HO

H

Fe TMS

O

H

378 371 379 372

Fe Fe

OHHO

Fe Fe

OO

Fe

HO OH

Fe

R

RFe

O O

Fe

R

R

384 382 385, R = p-MeOC6H4383, R = p-MeOC6H4

OHHO

S S

OO

S S

S CHO S

H

OH

393 394391 392

* Los compuestos que presentan este símbolo fueron sintetizados con anterioridad a este trabajo

XXXII Tesis Doctoral Susana Barriga Falcón

Cicloaductos obtenidos en esta memoria:

S

N

S

S S

S

O N

O

O N

SSS

S

NO

O

O

N

SSS

S

NN

O

O

O

O

S

N

S

S

O

S

S

NN

Ph

Ph

257 264 265 274a

S

N

S

S

O

S

S

NN

Cl

Cl

S

N

S

S

O

S

S

NN

Br

Br

S

N

S

S

O

S

S

NN

I

I

S

N

S

S

O

S

S

NN

CN

NC

274b 274c 274d 274e

S

N

S

S

O

S

S

NN

Cl

Cl

Cl

Cl

274f

S

N

S

SS

S

N N SS

O

O

O

O

278a

S

N

S

S

O

S

S

NS

O

O

279a

S

N

S

SS

S

N N SS

O

O

O

O

CH3H3C

278b

S

N

S

S

O

S

S

N S

O

O

CH3

279b

S

N

S

S

O

S

S

S

H3CO

2C

H3CO2C

283

S

N

S

S

O

S

S

S

NC

NC

S

N

S

S

O

S

S

S

PhOC

PhOC

285284

S

N

S

S

O

S

SS

COPhPhOC

PhOC

PhOC

288

S

N

S

S

S

SSO

CO2Me

CO2Me

COPhPhOC

295

S

N

S

S N

O S

S

H3CO2C

H3CO2C

S

N

S S

S

S

CO2CH3

CO2CH3

307

S

S

HN

O

Ph

CO2CH3

CO2CH3

298

S

N

SS

S

SS

SCOPh

COPhPhOC

PhOC

308

S

N

S S

S

S

S SH3CO2C

H3CO2C


CO2CH3

309

S

N

S S

S

S

S S

COPh

COPh

PhOC COPh

PhOC

PhOC

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOCS

S

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

312311

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C12H25

SS

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

S

N

SS

COPh

COPhPhOC

PhOC

C18H37

SS

COPh

COPh

SS

PhOC

COPh

S

N

S S

S

SS

SCO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

C18H37

S

N

S S

S

SS

S

CO2CH3

CO2CH3H3CO2C

H3CO2C

Cl

S

N

S

S

SS

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

S

N

SPhOC

PhOC

SS

PhOC

PhOCS

SS

COPh

COPh

S

N

S

S

S

PhOC

PhOC

S

S

SCOPh

COPh

COPh

COPh

S

N

S

S

S

S

PhOC

PhOC

COPh

COPh

COPh

COPh

S

S

PhOC

PhOC

N

SS

O

SH3CO2C

H3CO2C

331

SS

CO2CH3

H3CO2C

N

SS

O

SNC

NC

332

SS

CN

NC

N

SS

O

SPhOC

PhOC

333

SS

COPh

PhOC

N

SH3CO2C

H3CO2C

336

S

SS

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

CO2CH3

SS

H3CO2C

CO2CH3

323 324 325 326

327 328 329 330

Índice de estructuras XXXIII

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

RO

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

TMSO

380, R = p-MeOC6H4 381

Fe

S

N

SS

S

S

S

O

O

O

Fe

S

N

S

S S

S

SO

O

O

Fe

R

Fe

R

392 387, R = p-MeOC6H4

Fe

S

N

S

S

S

O

O

FeS

S

S

O

O

Fe

Fe

S

N

S

S

O

S

S

S O

OS

S

395

S

N

S

S

O

S

S

S

388 403

N

SPhOC

PhOC

337

SS

COPhPhOC

S

SS

COPh

COPh

COPh

COPh

S

N

S

S S

O

S

SCHO

CHO

S

N

S

S

S

O

S

S O

O

OO

OH

HO

S

N

SS

S

S

S

O

H

Fe

O

358 370 375

departamento de quimica organica - dialnet

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