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Sintesi Eterociclica  

I composti eterociclici sono le strutture portanti di una gran quantità di molecole di origine naturale, e sintetica. Spesso lo scheletro di farmaci, molecole bioattive e persino materiali avanzati è costituito da anelli eterociclici di varie dimensioni, anche policondensati. Sin dai tempi in cui questa sezione del DiSFarm era l’ Istituto di Chimica Organica della Facoltà di Farmacia, la sintesi eterociclica ha costituito uno degli argomenti fondamentali per diversi gruppi di ricerca e tuttora è in continua crescita ed evoluzione. In particolare i diversi gruppi si occupano sia di sintetizzare nuove molecole eterocicliche ad elevato valore aggiunto, sia si studiare strategie innovative per la sintesi di strutture, anche note, mediante approcci alternativi e vantaggiosi da un punto di vista della sostenibilità. In molti casi la sintesi è affiancata ed arricchita da approfonditi studi spettroscopici e computazionali volti all’accurata caratterizzazione dei prodotti ottenuti e all’interpretazione dei meccanismi di reazione coinvolti.

 

Sintesi stereoselettive di eterocicli a 4, 5 o 6 termini

Concetta La Rosa

In questa linea di ricerca vengono studiate la sintesi e la trasformazione di nuovi composti eterociclici a quattro, cinque o sei termini. Il loro ottenimento avviene mediante varie metodologie sintetiche quali le reazioni [2+2]π chetene-immina, le reazioni di cicloaddizione 1,3-dipolare o di cicloaddizione [4+2]π di Diels-Alder. In particolare vengono prese in considerazione sintesi stereoselettive di composti eterociclici aventi giunzione spiranica con altri etero o carbocicli e di particolare interesse per la loro attività biologica sia come tale, quali gli spiro-b-lattami, sia come derivati ottenuti dopo opportune trasformazioni, quali i b-ammino acidi variamente funzionalizzati e contenenti un anello etero o carbociclico.

 Eterocicli azotati tramite reazioni catalizzate da metalli di transizione e green chemistry

Egle Beccalli, Elena Borsini, Alberto Mazza

Questa linea di ricerca riguarda la sintesi eterociclica, i nuclei maggiormente studiati sono i derivati indolici e gli isossazoli, i primi come scaffolds per la preparazione di molecole bioattive e di alcaloidi carbazolici, i secondi per la loro versatilità e possibilità di essere trasformati in eterocicli diversi come pirroli, imidazoli, piridine, pirazinoni, 1,3-ossazinoni. Gli indoli sono anche gli eterocicli sui quali è iniziato lo studio delle reazioni catalizzate da metalli di transizione che sono diventate uno degli argomenti chiave, in particolare vengono utilizzati complessi di palladio(II) che tramite l’attivazione del legame CH permettono di lavorare su substrati non funzionalizzati.

Altre tematiche attuali riguardano la cosidetta ‘green chemistry’, come lo studio di reazioni ecocompatibili usando come solventi miscele acqua-alcoli e reazioni solvent-free, come anche la sintesi eterociclica promossa dalle microonde.

 Studio di cicloaddizione di azidi e enammine: sintesi di eterocicli azotati e maccanismo di reazione

Emanuela Erba, Alessandro Contini

 Il nostro gruppo di ricerca da diverso tempo si interessa allo studio della reazione di cicloaddizione tra aril e solfonil azidi e enammine di varie aldeidi e chetoni sia ciclici che lineari. Il termolabile cicloaddotto primario evolve dando luogo alla formazione, nella maggior parte dei casi, di ammidine. Le ammidine, ottenute con una efficiente reazione multicomponente, sono state utilizzate con successo come sintoni nella sintesi eterociclica. Con lo scopo di ottenere materie prime sinteticamente utilizzabili la reazione è stata estesa a numerosi composti carbonilici.

E’ noto che al variare della natura del composto carbonilico di partenza si possono ottenere risultati diversi ed in particolare i chetoni ciclici portanti un atomo di azoto forniscono in modo inaspettato dei diamino ciclo alcheni. Per spiegare tutti i risultati anomali osservati in questi anni è stato eseguito un approfondito studio computazionale del meccanismo di reazione.

 

Alchini in reazioni domino e multicomponente

G. Abbiati,  E. Rossi
Collaboratori: M. dell’Acqua,  V. Pirovano

Questa linea di ricerca riguarda la sintesi di eterocicli azotati e ossigenati di varia natura mediante reazioni domino di ciclizzazione intramolecolare. Quali prodotti di partenza sono utilizzati semplici building-blocks caratterizzati dalla presenza di un gruppo acetilenico prossimale a un opportuno centro nucleofilo. L’elaborazione di strategie per la preparazione degli starting materials in modo semplice ed efficiente è parte integrante della linea di ricerca. Gli steps di ciclizzazione implicano spesso reazioni di idrofunzionalizzazione del triplo legame (idroamminazione, idroalcossidazione, etc.) promosse da sali e complessi di metalli di transizione, con particolare riferimento a palladio, titanio, oro e argento. Gli approcci domino sono spesso trasformati in processi multicomponente volti a sfruttare l’attività catalitica del metallo di transizione sia per l’assemblamento del substrato di partenza che per la fase di ciclizzazione, il tutto in un unico step operativo. Laddove la sintesi porta alla formazione di un nuovo stereocentro, particolare attenzione è dedicata all’aspetto stereoselettivo della trasformazione mediante l’uso di opportuni catalizzatori dotati di leganti chirali, in grado di influenzare il decorso stereochimico della trasformazione. In alcuni casi le metodologie ottimizzate sono trasferite in campo applicativo, ad esempio per la sintesi totale di composti di origine naturale o per la preparazione di molecole con particolari proprietà fotofisiche.

 

 

Cicloaddizioni di vinileterocicli catalizzate da metalli da conio

E. Rossi, G. Abbiati
Collaboratori: V. Pirovano, M. dell’Acqua.

In questa linea di ricerca vengono studiate le reazioni di cicloaddizione di vinileterocicli quali potenziali dieni in reazioni di cicloaddizione con dienofili di varia natura quali composti carbonilici a,b-insaturi, alleni, etc. In particolare sono studiate le reazioni catalizzate da sali e complessi di oro e argento, anche chirali, con l’obiettivo di preparare molecole eteropolicicliche in maniera regio-, diastereo- ed enantioselettiva. Anche in questo ambito, l’elaborazione di strategie per la preparazione dei prodotti di partenza in modo efficiente costituisce una parte fondamentale della ricerca.

 

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