Indice 1 - Riassunto 2 2 - Introduzione 5 2.1 - Sintesi di amminoesteri 5
2.2 - Reattività con biossido di carbonio 11
2.3 - Chimica di coordinazione 18
2.4 - Obiettivi 24
3 - Risultati e discussione 26
3.1 - Sintesi di amminoesteri cloridrati 26
3.2 - Sintesi di amminoesteri 30
3.3 - Reazioni con biossido di carbonio 32
3.4 - Sintesi di composti di coordinazione 35
3.4.1 - Reazioni di amminoesteri cloridrati con alogenuri metallici 35
3.4.2 - Reazioni di amminoesteri con alogenuri metallici 39
3.4.3 - Reazioni di amminoesteri con alogenuri metallici in atmosfera di biossido di
carbonio 42 4 - Conclusioni 49 5 - Parte sperimentale 53 5.1 - Metodi 53 5.2 - Materiali 54
5.3 - Sintesi di amminoesteri cloridrati 55
5.4 - Sintesi di amminoesteri 58
5.5 - Reazioni con biossido di carbonio 62
5.6 - Reazioni di amminoesteri cloridrati con alogenuri metallici 63
5.7 - Reazioni di amminoesteri con alogenuri metallici 66
5.8 - Reazioni di amminoesteri con alogenuri metallici in atmosfera di biossido di
1 - Riassunto
Gli amminoacidi L-fenilalanina ed L-prolina sono stati fatti reagire con cloruro di tionile in presenza di alcoli, ottenendo l’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) ed i cloridrati degli esteri metilico, etilico ed isopropilico della prolina (1b–1d). I composti 1a–1d sono stati convertiti nei corrispondenti amminoesteri (2a–2d) per reazione con idrossido d’ammonio. Tutti gli amminoesteri (2a–2d) ed i rispettivi cloridrati (1a–1d) sono stati isolati e caratterizzati spettroscopicamente.
O N H2 OH OH NH O SOCl2 SOCl2 ROH OR NH2+ O Cl -Cl -O N H3 + OCH3 CH3OH 1a 1b (R = Me), 1c (R = Et), 1d (R = Pri) OR NH O 2b (R = Me), 2c (R = Et), 2d (R = Pri) O N H2 OCH3 2a NH3 NH3
Gli esteri etilico ed isopropilico della prolina (2c, 2d) sono stati disciolti in cloroformio ed esposti ad atmosfera di biossido di carbonio, e mediante spettroscopia NMR è stata osservata la loro conversione nei corrispondenti carbammati d’ammonio (3c, 3d). OR NH O CO2 OR NH2+ O OR N O O O -2 2c (R = Et) 2d (R = Pri) 3c (R = Et)3d (R = Pri)
L’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) è stato fatto reagire con molibdeno pentacloruro e con tungsteno esacloruro, ottenendo nel primo caso l’ammide [MoCl4(HNCH(CH2Ph)CO2CH3)]2 (4a) e nel secondo il composto amminico
WCl5(H2NCH(CH2Ph)CO2CH3) (5a). La reazione dell’estere isopropilico della
prolina cloridrato (1d) con niobio pentacloruro ha invece prodotto l’ammide NbCl4(N(CH2)3CHCO2CH(CH3)2) (4d) in cui il legante organico si comporta da
O NH3 + O Cl -O NH O Mo Cl Cl Cl Cl O NH O Mo Cl Cl Cl Cl O N H2 + OCH3 W -Cl Cl Cl Cl Cl MoCl5 WCl6 1a 4a 5a O N O + Nb -ClCl ClCl Cl -O NH2+ O NbCl5 1d 4d
L’estere metilico della fenilalanina (2a) è stato fatto reagire con molibdeno pentacloruro e con tungsteno esacloruro, ottenendo gli stessi prodotti ottenuti facendo reagire i due alogenuri con l’amminoestere cloridrato (1a). L’estere isopropilico della prolina (2d) ha reagito con tantalio pentafluoruro formando l’ammide [TaF4(N(CH2)3CHCO2CH(CH3)3)]2 (5d), mentre nella reazione con con
molibdeno pentacloruro è stata osservata l’attivazione dell’amminoestere (2d), con formazione di un equivalente di 2-cloropropano e del composto [MoCl4(O2CCH(CH2)3NH)]2 (6d). O N O Ta F F F F O N O Ta F F F F O N H O Mo -Cl Cl Cl+ Cl O NH O Mo -Cl Cl Cl+ Cl O NH O O NH O MoCl5 TaF5 2d 5d 2d 6d
L’estere metilico della fenilalanina (2a) e l’estere etilico della prolina (2c) hanno reagito con titanio tetracloruro in atmosfera di biossido di carbonio, formando
rispettivamente i composti: TiCl4(NH2CH(CH2Ph)CO2CH3)2 (7a) e
TiCl4(NH(CH2)3CHCO2CH2CH3)2 (7c). L’estere isopropilico della prolina (2d) è
stato fatto reagire in atmosfera di biossido di carbonio con afnio tetracloruro e con tantalio pentacloruro, formando nel primo caso il composto amminico HfCl4(NH(CH2)3CHCO2CH(CH3)2)2 (7d), e nel secondo l’ammide
[TaCl4(N(CH2)3CHCO2CH(CH3)2)]2 (8d). O N H2 O O NH O O NH2+ O O N H2 + O Ti 2-Cl Cl Cl Cl O NH+ O O NH + O Ti 2-Cl Cl Cl Cl TiCl4 CO2 TiCl4 CO2 2a 7a 2c 7c O NH+ O O NH + O Hf 2-Cl Cl Cl Cl O NH O O NH O O N O Ta Cl Cl Cl Cl O N O Ta Cl Cl Cl Cl HfCl4 CO2 TaCl5 CO2 2d 7d 2d 8d
Tutti i composti di coordinazione sono stati caratterizzati mediante spettroscopia NMR e/o spettroscopia IR, a cui è spesso stata affiancata l’analisi dei cloruri con metodo Mohr.
2 - Introduzione
Gli amminoesteri sono specie organiche recanti una funzionalità amminica ed una funzionalità esterea. Questi composti prendono il nome di ammonioesteri qualora la funzione amminica sia in forma protonata. (cfr. Figura 1)
N H2 O OR R2 R1 N H3 + O OR R2 R1 H+
Figura 1: reazione di equilibrio tra amminoesteri ed ammonioesteri.
Il presente lavoro di Tesi verte sulla chimica degli α-amminoesteri, e ne esplora tre diversi ambiti: la sintesi, la reattività con biossido di carbonio, e la formazione di composti di coordinazione.
2.1 - Sintesi di amminoesteri
In letteratura sono riportate varie strategie per la sintesi di ammonioesteri ed amminoesteri.
Un primo metodo per ottenere queste specie è l’esterificazione diretta in catalisi acida (esterificazione di Fischer) di un amminoacido con un alcool (cfr. Figura 2), che fornisce il prodotto sotto forma di ammonioestere.
NH3+ O OH R2 R1 H+ OH R NH3+ O OH2+ R2 R1 C R1 OH2+ R2 NH3+ O+ O -H R - H+ - H2O NH3+ O OR R2 R1
Figura 2: esterificazione di Fischer di un amminoacido.
Generalmente l’alcool usato come reattivo funge anche da mezzo di reazione. Come catalizzatori vengono utilizzati acidi forti: specie organiche, come acidi carbossilici ed acidi solfonici (e.g.: acido metansolfonico, acido paratoluensolfonico)1, od acidi
1 Mart Nez Palou, R.; Ceron Camacho, R.; Vallejo Cardona, A. A.; Reyes Vila, R. J.; Clavel Lopez, J.;
Bernal Huicochea, C.; Ramirez de Santiago, M.; Aburto Anell, J. A.; US 2016/0068471 A1, Istituto Mexicano del Petroleo, 2016.
minerali, come l’acido solforico2. Sia l’amminoacido di partenza che l’amminoestere
che si forma reagiscono con l’acido convertendosi rispettivamente in ammonioacido ed in ammonioestere, per cui l’acido va utilizzato in leggero eccesso rispetto alla quantità stechiometrica affinché ne rimanga una frazione libera che possa fungere da catalizzatore.
Amminoesteri sono stati sintetizzati mediante esterificazione di Fischer anche utilizzando come catalizzatore acido metansolfonico supportato su allumina e favorendo la reazione per mezzo di microonde3.
L’esterificazione di Fischer è utilizzata anche per preparare esteri di amminoacidi con alcoli di dimensioni superiori (e.g.: esanolo4, ottanolo, ottadecanolo5)
conducendo la reazione in apparato di Dean-Stark in presenza di toluene. L’acqua prodotta dall’esterificazione forma con il toluene un azeotropo di minimo che viene allontanato mediante distillazione.
Un secondo metodo, probabilmente il più usato, prevede la conversione dell’amminoacido nel corrispondente cloruro acilico per reazione con cloruro di tionile (cfr. Figura 3), NH2 O O+ R2 R1 S H Cl Cl O -- HCl C NH3+ O O R2 R1 S O Cl - SO2 NH3+ O Cl R2 R1 NH2 O OH R2 R1 S O Cl Cl Cl -Cl
-Figura 3: reazione di un amminoacido con cloruro di tionile e formazione del corrispondente cloruro acilico.
e la conversione del cloruro acilico nell’ammonioestere per reazione in situ con l’alcool opportuno (cfr. Figura 4).
2 Quevedo, R.; Pabon, L.; Quevedo-Acosta, Y.; J. Mol. Struct., 2013, 1041, 68–72.
3 Fabian, L.; Gómes, M.; Caturelli Kuran, J. A.; Moltrasio, G.; Moglioni, A.; Synth. Commun., 2014,
44, 2386–2392.
4 Zieliński, T.; Achmatowicz, M.; Jurczak, J.; Tetrahedron: Asymmetry, 2002, 13, 2053–2059. 5 Yamada, T.; Lukac, P. J.; Yu, T.; Weiss, R. G.; Chem. Mater., 2007, 19, 4761–4768.
Cl- NH3+ O Cl R2 R1 ROH Cl- NH3+ O+ Cl R2 R1 O -R H - HCl NH3+ O OR R2 R1 Cl
-Figura 4: conversione del cloruro acilico in ammonioestere cloruro per reazione con un alcool.
Questo approccio viene utilizzato per esterificazioni con alcoli dal peso molecolare contenuto, che nelle procedure riportate fungono anche da mezzo di reazione. Nel caso di esterificazioni con alcoli di dimensioni maggiori, gli stessi autori optano per la già menzionata esterificazione di Fischer in apparato di Dean-Stark4,5. Per quanto
riguarda l’ordine di aggiunta dei reagenti, in letteratura sono riportate due modalità: l’aggiunta del cloruro di tionile all’alcool a bassa temperatura seguìta dall’introduzione dell’amminoacido6,5, e l’aggiunta del cloruro di tionile alla miscela
di amminoacido ed alcool a bassa temperatura7,4.
L’esterificazione mediata da cloruro di tionile è stata effettuata anche su substrati polifunzionali, ad esempio su ftalimmidi e para-toluammidi di amminoacidi con eugenolo per la sintesi di sostanze bioattive8. In questo caso, all’amminoacido
N-sostituito, sono stati aggiunti prima il cloruro di tionile e poi l’eugenolo in soluzione di diclorometano anidro.
6 (a) Manjinder, S. L.; Yeeman, K. R.; Michael, N. G. J.; John, C. V.; J. Org. Chem., 2002, 67, 1536–
1547; (b) Mazur, R. H.; Reuter, J. A.; Swiatek, K. A.; Schlatter, J. M.; J. Med. Chem., 1973, 16, 1284–1287; (c) van Dijk, M.; Postma, T. M.; Rijkers, D. T. S.; Liskamp, R. M. J.; van Nostrum, C. F.; Hennink, W. E.; Polymer, 2010, 51, 2479–2485; (d) Zakharova, V. M.; Serpi, M.; Krylov, I. S.; Peterson, L. W.; Breitenbach, J. M.; Borysko, K. Z.; Drach, J. C.; Collins, M.; Hilfinger, J. M.; Kashemirov, B. A.; McKenna, C. E.; J. Med. Chem., 2011, 54, 5680–5693; (e) Trivedi, T. J.; Rao, K. S.; Singh, T.; Mandal, S. K.; Sutradhar, N.; Panda, A. B.; Kumar, A.; ChemSusChem, 2011, 4, 604– 608; (f) Brenner, von M.; Huber, W.; Helv. Chim. Acta, 1953, 36, 1109–1115; (g) Dahiya, R.; J. Chil. Chem. Soc., 2007, 52, 1224–1229; (h) Szöllösi, G.; Kun, I.; Bartók, M.; Chirality, 2001, 13, 619–624.
7 (a) Konnert, L.; Reneaud, B.; Marcia de Figueiredo, R.; Campagne, J.-M.; Lamaty, F.; Martinez, J.;
Colacino, E.; J. Org. Chem., 2014, 79, 10132–10142; (b) Sferrazza, A.; Triolo, A.; Migneco, L. M.; Caminiti, R.; Curr. Org. Chem., 2015, 19, 99–104; (c) Federsel, H.-J.; Könberg, E.; Lilljequist, L.; Swahn, B.-M.; J. Org. Chem, 1990, 55, 2254–2256; (d) Abe, M.; Imai, T.; Ishii, N.; Usui, M.; Biosci. Biotechnol. Biochem., 2006, 70, 303–306.
8 Lahouar, G.; Touati, R.; Khamri, S.; Marrot, J.; Ben Hassine, B.; J. Chem. Pharm. Res., 2015, 7,
Un terzo metodo per sintetizzare amminoesteri cloridrati consiste nel far reagire con l’opportuno alcool un trimetilsililestere, ottenuto in situ per reazione di un amminoacido con trimetilclorosilano9,7a (cfr. Figura 5).
NH2 O O H R2 R1 Si Cl CH3 C H3 CH3 NH2 O O+ R2 R1 Si -H C H3 Cl CH3 C H3 - HCl NH3+ O O R2 R1 Si(CH3)3 Cl -N H3 + O OSi(CH3)3 R2 R1 ROH NH3+ O+ OSi(CH3)3 R2 R1 O -R H NH3+ O OR R2 R1 - Si(CH3)3OH Cl- Cl- Cl -Figura 5: esterificazione di un amminoacido con trimetilclorosilano.
La reazione libera un equivalente di acido cloridrico, che reagisce con la funzionalità amminica dell’amminoestere, per cui anche in questo caso il prodotto è in forma di cloridrato.
Amminoesteri sono stati ottenuti dall’amminoacido e l’alcool corrispondenti anche mediante esterificazione di Steglich10,7c. In questa reazione l’esterificazione è
mediata da 1-etil-3-(3-dimetilamminopropil)carbodiimmide (EDC) e 4-dimetilamminopiridina (DMAP). Il meccanismo in genere proposto prevede un primo step di neutralizzazione dell’acido prevalentemente da parte della N-metilmorfolina, la base stechiometricamente più abbondante, ma comunque in equilibrio acido-base con l’EDC (cfr. Figura 6),
9 Li, J.; Sha, Y.; Molecules, 2008, 13, 1111–1119.
10 Perez-Lopez, A. M.; Gonzalez-Calderon, D.; Occorso, A.; Galindo-Angel, J.; Dominguez-Seglar, J.
R O OH O N CH3 R O O -O N+ H CH3 O N+ H C H3 N C N Et (CH2)3N(CH3)2 O N C H3 N+ C N Et (CH2)3N(CH3)2 H
Figura 6: neutralizzazione di un acido da parte della N-metilmorfolina in equilibrio di protonazione con l’EDC.
ed un successivo attacco del carbossilato sull’atomo di carbonio elettrofilo della EDC, che porta alla formazione di una O-acilisourea (cfr. Figura 7).
N+ C N Et (H3C)2N(H2C)3 H R O O- C N N Et (H3C)2N(H2C)3 H O O R
Figura 7: attacco nucleofilico del carbossilato sull’EDC e formazione di O-acilisourea.
Per minimizzare abbassamenti della resa dovuti a reazioni collaterali, la reazione viene condotta in presenza di DMAP, che ne consente un decorso più rapido. L’attacco della DMAP sulla O-acilisourea porta alla formazione dell’urea N,N′-disostituita e di un intermedio ammidico ionico. Quest’ultimo subisce a sua volta un attacco nucleofilico da parte dell’alcool, che porta alla formazione dell’estere desiderato e al contestuale disimpegno della DMAP (cfr. Figura 8).
O C N EtHN (CH2)3N(CH3)2 R O N NMe2 N+ N NH C N+ Et O O -R (H3C)2N(H2C)3 H H+ N+ N O R NH C NH Et O (H3C)2N(H2C)3 N+ N O R N N+ O R R'OH N N+ O -R O+ H R' N N O R OR' - H+
Figura 8: attacco nucleofilico della DMAP sulla O-acilisourea, formazione dell’intermedio ionico, attacco nucleofilico dell’alcool e formazione dell’estere.
Nel caso di amminoacidi è necessario rendere la funzione amminica meno nucleofilica del gruppo carbossilato, per cui nei riferimenti riportati i gruppi amminici sono stati protetti con opportuni sostituenti: ter-butilossicarbonile (BOC), fluorenilmetilossicarbonile (FMOC), 2,2,4,6,7-pentametildiidrobenzofuran-5-solfonile (PBF) (cfr. Figura 9). Nel caso di sostituzione con gruppo BOC, uno step di deprotezione per reazione con acido trifluoroacetico a valle dell’esterificazione ha permesso l’ottenimento degli ammonioesteri.
N H2 COOH R NH COOH R O ButO N H COOH R O NH COOH R S O O CH3 CH3 C H3 O CH3 C H3
Figura 9: gruppi di protezione per la funzione amminica.
Esteri metilici di amminoacidi N-sostituiti sono stati ottenuti, a partire dagli amminoacidi corrispondenti, mediante reazione con diazometano in metanolo in condizioni anidre, previa protezione del gruppo amminico (BOC, FMOC) e di
eventuali altri siti nucleofili (Trt, Bzl, But)11 (cfr. Figura 10). I prodotti, però, non
sono stati isolati, né sono stati sottoposti a deprotezione della funzione amminica.
CO2H R N H X CO2Me R N H X
X = FMOC, R = Me, CH2SCPh3, CH2OBut, CH
2-C6H4- OBu t; X = BOC, R = CH2SCH2Ph.
CH2N2/MeOH
Figura 10: sintesi di amminoesteri metilici per reazione di amminoacidi N-protetti con diazometano in metanolo.
Infine, amminoesteri sono stati ottenuti anche dai relativi diazoacetati per reazione con ammoniaca catalizzata da ferroporfirine12 (cfr. Figura 11).
CO2Et R N2 NH3, cat. CO2Et R NH2 CO2Et R N H CO2Et R CO2Et R CO2Et R N CO2Et R + +
Figura 11: sintesi di amminoesteri da diazoacetati per reazione con ammoniaca.
2.2 - Reattività con biossido di carbonio
In ambiente anidro (in solvente idrocarburico od in assenza di solvente) l’ammoniaca e le ammine primarie e secondarie reagiscono con il biossido di carbonio, formando i rispettivi acidi carbammici in equilibrio con i corrispondenti carbammati d’ammonio13 (cfr. Figura 12), C O O -R NH2 + C O OH R NH C O- O R NH RNH3+ RNH2
Figura 12: reazioni di equilibrio tra un’ammina e biossido di carbonio.
11 Somlai, C.; Peter, A.; Forgo, P.; Penke, B.; Synth. Commun., 2003, 33, 1815–1820. 12 Aviv, I.; Gross, Z.; Chem. Commun., 2006, 43, 4477–4479.
13 Belli Dell’Amico, D.; Calderazzo, F.; Labella, L.; Marchetti, F.; Pampaloni, G. Chem. Rev., 2003,
mentre in presenza d’acqua si instaura un ulteriore equilibrio tra queste specie ed i relativi prodotti di idrolisi, cioè bicarbonati e carbonati d’ammonio14 (cfr. Figura 13).
2 RNH2 + CO2 RNH3+ RNHCO 2 -RNH3+ HCO 3 - + RNH 2 2 RNH3+ CO 3 2-Low T pH H2O - H 2O
Figura 13: reazioni di equilibrio tra un’ammina, biossido di carbonio ed acqua.
La reazione tra ammina e biossido di carbonio a formare il carbammato d’ammonio è favorita a basse temperature per via della variazione entropica negativa e di quella entalpica anch’essa generalmente negativa15,13. Il fatto che le variazioni di entalpia e
di entropia abbiano segno concorde rende la reazione reversibile (per riscaldamento e/o per riduzione della pressione).
Studi cinetici in fase acquosa delineano relazioni generalmente complicate tra la velocità della reazione di carbonatazione e la concentrazione iniziale di ammina16. I
prodotti, inoltre, sono sensibili al pH: la cinetica delle reazioni di formazione dei carbammati è compatibile con un meccanismo di catalisi alcalina, mentre quella delle reazioni di decomposizione è compatibile con un meccanismo di catalisi acida. Tentativi di formalizzazione dei meccanismi di reazione hanno portato allo sviluppo ed all’affermazione di due modelli: uno che prevede un singolo step trimolecolare17
(cfr. Figura 14(a)), ed uno che procede attraverso la formazione dell’acido
14 (a) Barzagli, F.; Mani, F.; Peruzzini, M.; Green Chem., 2011, 13, 1267–1274; (b) Dijkstra, Z. J.;
Doornbos, A. R.; Weyten, H.; Ernsting, J. M.; Elsevier, C. J.; Keurentjes, J. T. F.; J. of Supercritical Fluids, 2007, 41, 109–114. (c) Barzagli, F.; Lai, S.; Mani, F.; ChemSusChem., 2015, 8, 184–191.
15 (a) Joncich, M. J.; Solka, B. H.; Bower, J. E.; J. Chem. Educ. 1967, 44, 598–600; (b) Bernard, M.
A.; Borel, M.-M.; Bull. Soc. Chim. Fr., 1968, 2362–2366; (c) Bennet, R. N.; Ritchie, P. D.; Roxburgh, D.; Thomson, J.; Trans. Faraday Soc., 1953, 49, 925–929; (d) Janjic, D.; Helv. Chim. Acta, 1964, 47, 1879–1883; (e) Lindahl, H. A.; Hennig, H. US Patent 2,927,128, 1960; Chem. Abstr. 1960, 54, 12000h. (f) Schroth, W.; Schaedler, H. D.; Andersch, J.; Z. Chem., 1989, 29, 129–135.
16 (a) Alvarez-Fuster, C.; Midoux, N.; Laurent, A.; Charpentier, J. C.; Chem. Eng. Sci., 1981, 36,
1513–1518; (b) Blauwhoff, P. M. M.; Versteeg, G. F.; Van Swaaij, W. P. M.; Chem Eng. Sci., 1983, 38, 1411–1429; (c) Penny, D. E.; Ritter, T. J.; J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1983, 79, 2103–2109; (d) Danckwerts, P. V.; Chem. Eng. Sci., 1979, 34, 443–446.
17 (a) Crooks, J. E.; Donnellan, J. P.; J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2; 1988, 191–194; (b) Crooks, J. E.;
carbammico in forma zwitterionica18 (cfr. Figura 14(b)). Ad oggi sono entrambi
diffusamente utilizzati, talvolta indistintamente, talvolta preferendo quello che di volta in volta aderisce meglio ai dati in esame19.
R1 NHR2 R1 N H R2 C O O R1 N H R2 C O O N+ R1 H R2 C O O -R1 NH R2 (a) (b) N R1 R2 C O O -R1 NH2+ R2 N R1 R2 C O O -R1 NH2+ R2
Figura 14: possibili meccanismi di formazione dei carbammati d’ammonio.
Non è, inoltre, evidente una relazione univoca tra la basicità dell’ammina e l’assorbimento di biossido di carbonio. Si osserva una minore propensione all’assorbimento di biossido di carbonio da parte di ammine ingombrate in acqua, mentre in condizioni anidre l’ingombro sterico non influenza significativamente la reattività20.
Particolare interesse applicativo riveste la reattività delle alcanolammine con biossido di carbonio (cfr. Figura 15).
2
+
CO2 N R OH O -O NH2+ R O H NH R O H R = H monoetanolammina (MEA) R = CH2CH2OH dietanolammina (DEA)Figura 15: formazione di carbammati d’ammonio per reazione tra alcanolammine e biossido di carbonio.
18 (a) Caplow, M.; J. Am. Chem. Soc., 1968, 90, 6795–6803; (b) Ewing, S. P.; Lockshon, D.; Jencks,
W. P.; J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 3072–3084; (c) Johnson, S. L.; Morrison, D. L.; J. Am. Chem. Soc., 1972, 94, 1323–1334.
19 (a) Hartono, A.; Svendsen, H. F.; Energy Procedia, 2009, 1, 853–859; (b) Yu, H.; Tan, Z.; Thé, J.;
Feng, X.; Croiset, E.; Anderson, W. A.; AlChE Journal, 2016, 62, 3673–3684.
20 (a) Aresta, M.; Ballivet-Tkatchenko, D.; Belli Dell’Amico, D.; Bonnet, M. C.; Boschi, D.;
Calderazzo, F.; Faure, R.; Labella, L.; Marchetti, F.; Chem. Commun., 2000, 1099–1100; (b) Belli Dell’Amico, D.; Calderazzo, F.; Giurlani, U.; Pelizzi, G.; Chem. Ber., 1987, 120, 955–964; (c) Boschi, D. Tesi di Laurea, Universita` di Pisa 1999; (c) Politi, M. Tesi di Laurea, Universita` di Pisa, Pisa, Italy, 1998.
Questa è diffusamente sfruttata in ambito industriale per l’abbattimento del biossido di carbonio dagli scarichi gassosi sin dai primi anni 198021. Un flusso continuo di
una soluzione contenente un composto amminico viene esposto ai gas di scarico, ricchi di biossido di carbonio, lungo il percorso che li libera nell’atmosfera. L’ammina cattura il biossido di carbonio e viaggia verso un ambiente in cui una temperatura maggiore favorisce la reazione inversa: il biossido di carbonio viene rilasciato dalla soluzione ed immagazzinata, e l’ammina rigenerata torna a contatto con i gas di scarico.
L’argomento è oggetto di innumerevoli studi e pubblicazioni che lo sviscerano sotto ogni aspetto: da quelli cinetici22,17 e termodinamici23, a quelli più prettamente chimici
(caratterizzazione con metodi diversi delle specie coinvolte e studio della loro reattività)24, a quelli natura ingegneristica25. I risultati di questi studi sono oggi
disponibili a vari livelli di dettaglio ed in forma organizzata in review, monografie e trattati26.
Da alcuni anni, inoltre, sono comparsi studi comparativi tra le performance delle ammine attualmente utilizzate in questo tipo di processo e quelle di altre classi di composti amminici, generalmente polifunzionali, al fine di individuare alternative che permettano di ridurre i costi di processo.
21 Rochelle, G. T.; Science, 2009,325, 1652–1654.
22 (a) Kanawade, R. B.; Vaidya, P. D.; Subramanian, K.; Kulkarni, V. V.; Kenig, E. Y.; Energy Fuels,
2016, 30, 5077–5082; (b) Vaidya, P, D.; Kenig, E. Y.; Chem. Eng. Technol., 2007, 30, 1467–1474.
23 (a) Biernacki, P.; Steinigeweg, S.; Paul, W.; Brehm, A.; J Fundam Renewable Energy Appl 2015, 5,
177; (b) Suleman, H.; Maulud, A. S.; Man, Z.; Int. J. Thermophys., 2016, 37, 94; (c) Yin, J.; Gao, J.; Tong, M.; Chen, X.; Kang, W.; Zhou, Y.; Lu, J.; Energy Sources Part A Recovery Utilization and Environmental Effects 2016, 38, 3202–3206; (d) Benamor, A.; Al–Marri, M. J.; Hawari, A.; Int. J. Greenh. Gas Control, 2015, 37, 237–242; (e) Brand, C. V.; Graham, E.; Rodriguez, J.; Galindo, A.; Jackson, G.; Adjiman, C. S.; Faraday Discuss., 2016, 192, 337–390; (f) Arcis, H.; Coulier, Y.; Coxam, J.-Y.; Environ. Sci. Technol., 2016, 50, 489–495.
24 (a) Samarakoon, P. A. G. L; Andersen, N. H.; Perinu, C.; Jens, K.-J.; Energy Procedia, 2013, 37,
2002–2010; (b) Perinu, C.; Arstad, B.; Bouzga, A. M.; Svendsen, J. A.; Jens, K. J.; Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 14571−14578.
25 (a) Li, J.; Zhao, T.; Sui, G.; Jia, S.; Mater. Express, 2016, 6, 183–190; (b) Pinto, D. D. D.; Emonds,
R.; Versteeg, G. F.; Energy Procedia, 2016, 86, 219–228; (c) Wang, Z.; Gupta, M.; Warudkar, S. S.; Cox, K. R.; Hirasaki, G. J.; Wong, M. S.; Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55 1387–1400. (d) Zaidiza, D. A.; Wilson, S. G.; Belaissaoui, B.; Rode, S.; Castel, C.; Roizard, D.; Favre, E.; Chem. Eng. Sci., 2016, 145, 45–58.
26 (a) Kohl, A. L.; Nielsen, R. B.; Gas Purification (fifth edition), Gulf Publishing Company, Houston,
Texas, 1997; (b) Wu, Y.; Carroll, J. J.; Zhu, W.; Acid Gas Extraction for Disposal and Related Topics (first edition), John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey – Scrivener Publishing LLC, Salem, Massachusets, 2016.
In questo contesto è stata indagata la reattività del biossido di carbonio con derivati di amminoacidi.
Amminoacidi ed ammonioacidi, infatti, non possono reagire con il biossido di carbonio per formare acidi carbammici o carbammati d’ammonio, in quanto questi non sono stabili in condizioni acide27,18a,18b e sono quindi incompatibili con la
funzionalità carbossilica. Inoltre, quando la funzionalità amminica è protonata (come negli amminoacidi in forma zwitterionica e negli ammonioacidi), l’atomo di azoto non ha a disposizione il lone pair necessario per comportarsi da base nei confronti del biossido di carbonio (cfr. Figura 16).
N H3 + O O -R N H2 O OH R OH -H+ OH -H+ OH -H+ N H2 O O -R N H3 + O OH R OH -H+
Figura 16: equilibri di protonazione tra ammonioacidi, amminoacidi ed amminocarbossilati.
La reazione acido-base tra il gruppo amminico ed il biossido di carbonio è invece possibile per quei derivati degli amminoacidi in cui il gruppo carbossilico sia: deprotonato (amminocarbossilati), esterificato, o convertito in ammide (cfr. Figura 17).
27 (a) Hook, R. J.; Ind. Eng. Chem. Res., 1997, 36, 1779–1790; (b) Aronu, U. E.; Hartono, A.; Hoff,
K. A.; Svendsen, H. F.; Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50, 10465–10475; (c) Xiang, Q.; Fang, M.; Yu, H.; Maeder, M. J.; Phys. Chem. A, 2012, 116, 10276–10284; (d) Yamamoto, Y.; Hasegawa, J.; Ito, Y.; J. Phys. Org. Chem., 2012, 25, 239–247.
N H2 O O R R1 N H2 O N R R1 R2 N H2 O OH R N H2 O O -R
Figura 17: derivati degli amminoacidi reattivi nei confronti del biossido di carbonio.
Tra le classi di composti indagate al fine di trovare alternative convenienti alle alcanolammine nello scrubbing del biossido di carbonio figurano, infatti, gli amminocarbossilati28,27, con studi che vertono sulla cinetica e sulla termodinamica
delle reazioni di formazione dei carbammati d’ammonio e di idrolisi di questi ultimi nei corrispondenti bicarbonati.
Una bibliografia più scarna, invece, è dedicata alla reattività delle amminoammidi con biossido di carbonio. Di pertinenza con il presente lavoro di Tesi è il rilevamento del carbammato d’ammonio della prolinammide, spontaneamente formatosi per reazione della prolinammide commerciale con il biossido di carbonio dell’aria29 (cfr.
Figura 18). O NH NH 2 + CO2 O NH NH C O -O 2 O NH NH 3 +
Figura 18: reazione di formazione del carbammato d’ammonio della prolinammide.
28 (a) Kumar, P. S.; Hogendoorn, J. A.; Feron, P. H. M.; Versteeg, G. F.; Chem. Eng. Sci., 2002, 57,
1639–1651; (b) Hamborg, E. S.; Niederer, J. P. M.; Versteeg, G. F.; J. Chem. Eng. Data, 2007, 52, 2491–2502; (c) Simons, K.; Nijmeijer, K; Mengers, H; Brilman, W; Wessling, M.; ChemSusChem, 2010, 3, 939–947; (d) Simons, K; Brilman, W. D. W. F.; Mengers, H; Nijmeijer, K; Wessling, M.; Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49, 9693–9702.
Amminoacidi e loro derivati sono stati utilizzati anche per la preparazione di liquidi ionici. Ammonioesteri metilici ed etilici hanno trovato impiego in qualità di costituenti cationici30 (cfr. Figura 19),
R1 NH3+ O O R X -R = Me, Et; X- = NO 3 -, BF 4 -, PF 6 -, NTf 2 -, AcO
-Figura 19: sali di ammonioesteri utilizzati come costituenti cationici di liquidi ionici.
e amminoesteri metilici cloridrati sono stati usati nella preparazione di trifluorometansolfonammidi, poi utilizzate come costituenti anionici31 (cfr. Figura
20). NH3+ O MeO R Cl -(CF3SO2)2O Et2N N O MeO R H S O O CF3 N -O MeO R S O O CF3 MBr M+ N N Me Bu + Bu P+ Bu Bu Bu M = ,
Figura 20: sintesi di trifluorometansolfonammidi di amminoesteri.
La tendenza di alcuni liquidi ionici ad assorbire reversibilmente biossido di carbonio32 è stata sfruttata per ottenere fasi a polarità variabile. I liquidi ionici in
grado di cambiare polarità contengono, nel catione e/o nell’anione, almeno un gruppo amminico, capace di carbonatarsi per esposizione a biossido di carbonio. e di decarbonatarsi in condizioni di alta temperatura e/o di bassa pressione. In quest’ambito sono stati utilizzati derivati di amminoacidi: generalmente amminocarbossilati di tetraalchilammonio o di tetrabutilfosfonio33, ma anche miscele
30Tao, G.; He, L.; Sun, N.; Kou, Y.; Chem. Commun., 2005, 3562–3564.
31Fukumoto, K.; Ohno, H.; Chem. Commun., 2006, 3081–3083.
32 (a) Ramdin, M.; de Loos, T. W.; Vlugt, T. J. H.; Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 8149–8177; (b)
Torralba-Calleja, E.; Skinner, J.; Gutiérrez-Tauste, D.; Journal of Chemistry, vol. 2013, Article ID 473584.
33 (a) Zhang, J.; Zhang, S.; Dong, K.; Zhang, Y.; Shen, Y.; Lv, X.; Chem. Eur. J., 2006, 12, 4021–
4026; (b) Yu, H.; Wu, Y.-T.; Jiang, Y. Y.; Zhou, Z.; Zhang, Z. B.; New J. Chem., 2009, 33, 2385– 2390.
equimolari di amminoesteri alchilici ed N′-alchil-N,N-dimetilacetammidine5 (cfr. Figura 21). N NMe2 R N H2 COOR2 R1 NH + NMe2 R C O O -N H COOR2 R1 CO2
Figura 21: formazione di carbammati di ammonioesteri in miscele equimolari con N’-alchil-N,N-dimetilacetammidine per reazione con biossido di carbonio.
Non risultano ad oggi studi od informazioni sulla reattività di amminoesteri con il biossido di carbonio, al netto di testimonianze occasionali dell’occorrenza di una copiosa precipitazione come conseguenza del gorgogliamento di biossido di carbonio in amminoesteri puri5.
2.3 - Chimica di coordinazione
È ad oggi parzialmente esplorata la chimica di coordinazione degli amminoesteri con gli elementi di transizione, in particolare con i metalli dei gruppi 6, 8, 9, 10.
I metalli del gruppo 6 in stato di ossidazione zero formano con gli amminoesteri composti di formula generale M(CO)5L (cfr. Figura 22), in cui l’amminoestere (L) è
coordinato al metallo mediante l’atomo di azoto amminico34.
R N H2 + O OR' M -(CO)4
Figura 22: composti di coordinazione di amminoesteri con centri metallici del gruppo 6 in stato d’ossidazione 0.
Sono stati inoltre sintetizzati e caratterizzati complessi pentametilciclopentadienilici di Cr(III) con gli esteri metilici di glicina ed alanina35 (cfr. Figura 23),
34 Zhang, W.-Q.; Whitwood, A. C.; Fairlamb, I. J. S.; Lynam, J. M.; Inorg. Chem., 2010, 49, 8941–
8952.
35 Bergs, R.; Krämer, R.; Maurus, M.; Schreiner, B.; Urban, R.; Missling, C.; Polburn, K.; Sunkel, K.;
Beck, W.; Z. Naturforsch. B, 1996, 51, 187–200. M R R’ M R R’ Cr H Et Mo H Et Cr Me Me W H Et Cr Me Et W Me Me Cr (CH2)2CO2Me Me L =
Cr Br
Br L
Figura 23: complessi di cromo con gli esteri metilici della glicina e dell’alanina.
e complessi di Mo(V) con gli esteri etilici della glicina, della N-metilglicina e della N,N-dimetilglicina36 (cfr. Figura 24). CO2Et N + Mo -R2 R1 Cl5
Figura 24: complessidi molibdeno con gli esteri etilici di glicina, N-metilglicina ed N,N-dimetilglicina.
Passando al gruppo 8, la reattività degli amminoesteri è stata indagata solamente con composti di rutenio. È stata studiata la coordinazione a centri di Ru(II) dell’estere etilico della fenilalanina37 (cfr. Figura 25),
NH3+ Ru -Cl Cl PPh3 EtO2C NH2+ Ru -Cl Cl CO2Et CO2Et CH2Ph N H2 + Ru -py py py Cl Cl NH2+ Ru -N N CO2Et Ts Ts Cl -Cl -(a) (b) (c) (d) (e) NH2+ Ru -NH2+ N CO2Et Ts + +
Figura 25: composti di coordinazione dell’estere etilico della fenilalanina con centri di rutenio.
dell’estere metilico della fenilglicina38 (cfr. Figura 26),
36 Sapper, G. E.; Wannag, U.; Z. Anorg. Allg. Chem., 1975, 417, 41–43.
37 Reiner, T.; Jantke, D.; Miao, X.; Marziale, A. N.; Kiefer, F.; Eppinger, J.; Dalton Trans., 2013, 42,
8692–8703. H2N-CH2-CO2Me H2N-CH(CH3)-CO2Me R1 R2 H H Me H Me Me
Ru -Cl
Cl CO2Me
Ph NH2+
Figura 26: complesso di rutenio con l’estere metilico della fenilglicina.
degli esteri metilici di alanina, prolina e valina e degli esteri etilici di fenilalanina, glicina e leucina35 (cfr. Figura 27).
Ru+ PPh3 L -Ph3P BF4 -(a) + Ru+ PPh3 OC L -BF4 -(b) +
Figura 27: complessi di rutenio con gli esteri metilici di alanina, prolina e valina e con gli esteri etilici di fenilalanina, glicina e leucina.
Inoltre sono stati caratterizzati complessi di Ru(II) con derivati della fenilalanina in cui la funzione carbossilica è esterificata e quella amminica è acilata o protonata (cfr. Figura 28), in modo da favorire la coordinazione al metallo mediante il solo anello aromatico39. Ru2+ N H CO2Me Ac (a) (CF3SO3-) 2 2+ Ru2+ N H3 + CO2Me (b) 3+ (CF 3SO3-)3
Figura 28: complessi arenici dell’estere metilico della fenilalanina con centri di rutenio.
38 Pelagatti, P.; Bacchi, A.; Calbiani, F.; Carcelli, M.; Elviri, L.; Pelizzi, C.; Ragolino, D.; J.
Organomet. Chem., 2005, 690, 4602–4610.
39 Wolff, J. M.; Sheldrick, W. S.; J. Organomet. Chem., 1997, 531, 141–149
L = H2N-CH2-CO2Et H2N-CH(CH3)-CO2Me L = H2N-CH2-CO2Et H2N-CH[CH2CH(CH3)2]-CO2Et H2N-CH(CH3)-CO2Me H2N-CH(CH2Ph)-CO2Et H2N-CH[CH(CH3)2]-CO2Me HN-(CH2)3CH-CO2Me
Infine è stata studiata la coordinazione dell’estere etilico della glicina e degli esteri metilici di alanina e valina a centri di Ru(III)35 (cfr. Figura 29).
Ru Cl Cl
L
-Figura 29: complessi di rutenio con l’estere etilico della glicina e con gli esteri metilici di alanina e valina.
Sono stati studiati composti di coordinazione di amminoesteri con tutti e tre gli elementi che compongono il gruppo 9. Per quanto riguarda il cobalto, sono stati isolati e caratterizzati: un composto dinucleare di Co(II) con l’estere metilico della valina40 (cfr. Figura 30), MeO2C NH2 CO2Me NH2 CO2Me NH2 O C O O But Co C O O But Co O2CBu t O2CBut CO2Me NH2 H H
Figura 30: composto dinucleare di cobalto con l’estere metilico della valina.
e complessi di Co(III)41,35 con gli esteri metilici di istidina, glicina, acido
3-amminopropionico, alanina, valina, fenilglicina e fenilalanina, con l’estere etilico della glicina e con l’estere ter-butilico della fenilalanina (cfr. Figura 31).
40 Zubreichuk, Z. P.; Denisova, T. O.; Knizhnikov, V. A.; Nefedov, S. E.; Russ. Chem. Bull., 2004,
53, 1770–1772.
41 Ohgo, Y.; Ohashi, Y.; Hagiwara, M.; Shida, M.; Arai, Y.; Takeuchi, S.; Ohgo, Y.; Acta Crystallogr.
C, 2000, 56, 1062–1064.
L =
H2N-CH2-CO2Et
H2N-CH(CH3)-CO2Me
N HN Co I N H CO2Me (a) (b) Co I I L O H N Co N O- OH N N O -NH O NH CO2Me (c)
Figura 31: composti di coordinazione di cobalto con esteri di: istidina, glicina, acido 3-amminopropionico, alanina, valina, fenilglicina, e fenilalanina.
Analogamente, per gli elementi più pesanti, sono stati caratterizzati: un complesso cationico di Rh(I) con l’estere benzilico del triptofano42 (cfr. Figura 32),
O NH2 NH O Rh+ CF3SO3 -+
Figura 32: complesso di rodio con l’estere benzilico del triptofano.
ed una serie di complessi di Rh(III) ed Ir(III) con amminoesteri43,35 (cfr. Figura 33)
42 Rauzaud, J.; Jones, M. D.; Raja, R.; Johnson, B. F. G.; Thomas, J. M.; Duer, M. J.; Helv. Chim.
Acta, 2003, 86, 1753–1759.
43 (a) Hoffmüller, W.; Polborn, K.; Knizek, J.; Noth, H.; Beck, W.; Z. Anorg. Allg. Chem., 1997, 623,
1903–1911; (b) Schumann, E.; Robl, C.; Beck, W.; Z. Naturforsch. B, 1994, 49, 1569–1579. L =
H2N-CH2-CO2Me H2N-CH(Pri) -CO2Me
H2N-CH2-CO2Et H2N-CH(Ph)-CO2Me
H2N-(CH2)2-CO2Me H2N-CH(CH2Ph)-CO2Me
CO2Me N H M Cl Cl M = Rh, Ir (a) N H2 M O Cl OMe M = Rh, Ir (b) N H2 M Cl Cl (CH2)nCO2Me M = Rh, n = 2, 3 M = Ir, n = 2 (c) CO2R' N H2 R M Cl Cl (d)
Figura 33: composti di coordinazione di rodio ed iridio con amminoesteri metilici ed etilici.
e con basi di Schiff di amminoesteri44 (cfr. Figura 34).
N CO2Me P Rh + Cl Ph Ph PF6 -+
Figura 34: composto di rodio con una base di Schiff dell’estere metilico della fenilalanina.
Per quanto riguarda il gruppo 10, sono stati studiati composti di coordinazione di amminoesteri con centri di palladio e di platino con gli esteri metilici della prolina43a,
della valina, della lisina, e dell’acido 6-amminoesanoico45 (cfr. Figura 35),
44 Schreiner, B.; Wagner-Schuh, B.; Beck, W.; Z. Naturforschg. B, 2010, 65, 679–686.
45 Chardon, E.; Dahm, G.; Guichard, G.; Bellemin-Lapollaz, S.; Chem.-Asian J., 2013, 8, 1232–1242.
M R R′ M R R′
Rh, Ir H Me Rh H Et
Rh, Ir Me Me Rh CH2COH Me
Rh, Ir CH2CH=CH2 Me Rh CH2(p-C6H4OH) Me
N N CH2Ph Pt I I N H (CH 2)5CO2Me N N CH2Ph Pt I I NH CO2Me Pri N N CH2Ph Pt I I NH (CH 2)4 N N PhH2C Pt I I NH CO2Me (c) O N H MeO Pd Cl Cl Et 3P (a) (b) (d)
Figura 35: complessi di palladio e di platino con gli esteri metilici di: prolina, valina, lisina, ed acido 6-amminoesanoico.
e composti di palladio con l’estere metilico della R,S-2(3-tienil)glicina43b (cfr. Figura
36). O N H2 OMe S Pd O NH2 MeO S Cl Cl O OMe S N H2 Pd O N H2 OMe S Cl Cl Cl Pd O N H2 OMe S Cl PBun3 (a) (b) (c)
Figura 36: complessi di palladio con l’estere metilico della R,S-2(3-tienil)glicina.
Da un esame della letteratura effettuato durante lo svolgimento del presente lavoro di Tesi risulta inesplorata la chimica di coordinazione degli amminoesteri con centri di ferro, osmio, nichel, e con gli elementi dei gruppi 4, 5, 7, 11.
2.4 - Obiettivi
Sulla base di quanto illustrato, il presente lavoro di Tesi si propone tre obiettivi: - indagare la sintesi di amminoesteri e relativi cloridrati attraverso
con alcoli dal basso peso molecolare (metanolo, etanolo, isopropanolo), e la successiva neutralizzazione con idrossido d’ammonio degli amminoesteri cloridrati così ottenuti;
- saggiare la reattività degli amminoesteri con il biossido di carbonio;
- esplorare la chimica di coordinazione degli amminoesteri e dei relativi cloridrati con metalli di inizio transizione in alto stato di ossidazione per reazione con alcuni alogenuri (titanio tetracloruro (TiCl4), afnio tetracloruro
(HfCl4), niobio pentacloruro (NbCl5), tantalio pentafluoruro (TaF5), tantalio
pentacloruro (TaCl5), molibdeno pentacloruro (MoCl5), tungsteno esacloruro
(WCl6)) in atmosfera di diazoto o di biossido di carbonio, in continuità con
uno studio46 sulla chimica di questi centri metallici con leganti all’azoto ed
all’ossigeno in corso nel laboratorio in cui è stato svolto il presente lavoro di Tesi.
46 (a) Evangelisti, C.; Hayatifar, M.; Marchetti, F.; Marelli, M.; Pampaloni, G.; Piccinelli, F.; Inorg.
Chem., 2016, 55, 1816−1820; (b) Marchetti, F.; Pampaloni G.; Zacchini, S.; RSC Adv., 2014, 4, 60878–60882; (c) Marchetti, F.; Pampaloni, G., Chem. Commun., 2012, 48, 635–653; (d) Bortoluzzi, M.; Marchetti, F.; Pampaloni, G.; Murrali M. G.; Zacchini, S.; Dalton Trans., 2015, 44, 8728−8738; (e) Bortoluzzi, M.; Bresciani, G.; Marchetti, F.; Pampaloni G.; Zacchini, S.; Dalton Trans., 2015, 44, 10030−10037; (f) Hayatifar, M.; Marchetti, F.; Pampaloni G.; Zacchini, S.; Inorg. Chem., 2015, 54, 4047–4055.
3 - Risultati e discussione
3.1 - Sintesi di amminoesteri cloridrati
Tra i metodi noti in letteratura per la sintesi di amminoesteri cloridrati, il più diffuso è l’esterificazione di amminoacidi mediata da cloruro di tionile. Questo metodo è stato utilizzato per ottenere un’ampia varietà di composti4,5,6,7, e consiste nel
convertire con cloruro di tionile un amminoacido nel corrispondente cloruro acilico, il quale forma l’amminoestere desiderato reagendo con l’alcool utilizzato come solvente; e poiché la reazione libera due equivalenti di cloruro di idrogeno, il prodotto viene recuperato in forma di cloridrato.
Il procedimento adoperato nel presente lavoro di Tesi prevede la preparazione di una sospensione (nel caso della fenilalanina) od una soluzione (nel caso della prolina) dell’amminoacido nell’alcool opportuno e la successiva aggiunta del cloruro di tionile. La differenza principale rispetto alle procedure analoghe già note4,7 riguarda
la modalità di aggiunta del cloruro di tionile, che nelle sintesi effettuate per il presente lavoro è stato introdotto tutto in una volta, facendolo scorrere lungo le pareti del recipiente, senza sottoporre il sistema a raffreddamento.
Dopo 24 h in agitazione a temperatura ambiente, ciascun amminoestere cloridrato è stato ottenuto allontanando i componenti volatili con un evaporatore rotante alla temperatura di 40 °C.
Le reazioni eseguite sono schematizzate in Figura 37.
O N H2 OH OH NH O SOCl2 SOCl2 ROH Cl NH2+ O OR NH2+ O (a) SO2 + Cl- SO2 + HCl + Cl -SO2 + Cl- Cl -SO2 + HCl + (b) O N H3 + Cl O N H3 + OCH3 CH3OH 1a 1b (R = Me), 1c (R = Et), 1d (R = Pri)
L’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) si presenta come un solido cristallino incolore, ed è stato caratterizzato mediante spettroscopia NMR in soluzione e spettroscopia IR allo stato solido.
Gli spettri 1H NMR e 13C NMR sono in buon accordo con quelli riportati in
letteratura9 e con quelli dell’amminoacido di partenza47.
Lo spettro 1H NMR è composto da cinque segnali: una risonanza larga attribuibile ai
tre atomi di idrogeno sull’atomo di azoto ad 8.66 ppm, il segnale degli atomi di idrogeno fenilici a 7.32 ppm, il segnale del protone sull’atomo di carbonio chirale a 4.41 ppm, il singoletto dei protoni metilici a 3.72 ppm, ed un segnale largo attribuibile ai protoni metilenici a 3.41 ppm.
Lo spettro 13C NMR mostra il picco dell’atomo di carbonio estereo a 169.3 ppm, il
segnale degli atomi di carbonio fenilici centrato sulle 130.0 ppm, ed i segnali dell’atomo di carbonio metilico, di quello chirale e di quello metilenico rispettivamente a 54.4 ppm, 53.0 ppm e 36.3 ppm.
L’identità dell’amminoestere cloridrato è confermata anche dal suo spettro IR, che presenta una banda larga generata dallo stiramento dei legami NH del gruppo NH3+
(2838 cm-1), una banda intensa attribuibile allo stiramento del doppio legame
carbonio-ossigeno (1744 cm-1), ed analogie diffuse con lo spettro dell’amminoacido
di partenza48.
Gli esteri della prolina cloridrati preparati nell’ambito del presente lavoro di Tesi sono sostanze di colore giallo tenue. In condizioni ordinarie i cloridrati degli amminoesteri metilico (1b) ed isopropilico (1d) sono liquidi piuttosto viscosi, mentre il cloridrato dell’amminoestere etilico (1c) è solido.
47 Riferimento ai dati disponibili per la fenilalanina nel database del Biological Magnetic Resonance
Data Bank dell’Università del Wisconsin-Madison:
http://www.bmrb.wisc.edu/metabolomics/mol_summary/index.php?id=bmse000045&whichTab=0
48 (a) Herlinger, A. W.; Wenhold, S. L.; Long, T. V.; J. Am. Chem. Soc., 1970, 92, 6474–6481; (b)
Mohamed, M. E.; Mohammed, A. M. A.; Int. Lett. Chem. Phys. Astron., 2013, 10, 1–17; (c) Carubelli, C. R.; Massabni, A. M. G.; de A. Leite, S. R.; J. Braz. Chem. Soc., 1997, 8, 597–602; (d) Rajkumar, B. J. M.; Ramakrishnan, V.; Spectrochim. Acta, Part A, 2002, 58, 1923–1934; (e) Ravikumar, B.; Rajaram, R. K.; Ramakrishnan, V.; J. Raman Spectrosc., 2006, 37, 597–605; (f) Barth, A.; Prog. Biophys. Mol. Biol., 2000, 74, 141–173.
Gli spettri 1H e 13C NMR dei cloridrati degli esteri metilico ed etilico della prolina
sono in accordo con i dati presenti in letteratura7b,9, e gli spettri corrispondenti
dell’estere isopropilico cloridrato sono coerenti con quelli degli altri amminoesteri cloridrati e dell’amminoacido di partenza.
Gli spettri 1H e 13C NMR dei tre esteri della prolina cloridrati sono accomunati da
forti analogie che interessano i segnali prodotti dalla frazione amminoacidica, come i due singoletti larghi prodotti dai due atomi di idrogeno diasterotopici del gruppo NH2+ negli spettri 1H NMR ed il segnale prodotto dall’atomo di carbonio estereo
negli spettri 13C NMR, mentre si differenziano per i segnali delle frazioni alchiliche
di derivazione alcolica.
La Tabella 1 illustra in modo schematico la struttura degli spettri 1H e 13C NMR di
1 OR 2 NH2+ 5 4 3 O Cl- 2(S)-pirrolidincarbossilato di metile cloridrato (1b) 2(S)-pirrolidincarbossilato di etile cloridrato (1c) 2(S)-pirrolidincarbossilato di isopropile cloridrato (1d) OR = O- 6 7 O- 6 7 7 O- 6 7 1H NMR NH2 10.69 s, 9.04 s 10.56 s, 8.90 s 10.70 s, 8.81 s C(2)H 4.51 m 4.42 m 4.44 m C(5)H2 3.54 m 3,53 br, 3.46 br 3.56 br C(3)H2 2.44 m, 2.20 m 2.38 m, 2.18-1.93 m 2.43 m, 2.20-1.95 m C(4)H2 2.12 m C(6)Hi 3.86 s (i = 3) 4.23 q (i = 2) 5.12 set (i =1) C(7)H3 - 1.26 t 1.30 d 13C NMR C(1)O 169.3 168.8 168.3 C(2)H 59.2 59.2 59.3 C(5)H2 46.0 46.0 46.1 C(3)H2 28.8 28.8 29.0 C(4)H2 23.7 23.6 23.6 C(6)Hi 53.6 (i =3) 62.9 (i = 2) 71.2 (i =1) C(7)H3 - 14.0 21.6
Tabella 1: confronto tra i segnali negli spettri 1H e 13C NMR degli esteri della prolina cloridrati. Nella prima
colonna sono elencati i frammenti che generano i segnali, nelle successive i chemical shift e, per gli spettri 1H
NMR, le strutture dei segnali corrispondenti. Le strutture sono indicate mediante le seguenti abbreviazioni: s (singoletto), d (doppietto), t (tripletto), q (quadrupletto), set (settetto), m (multipletto), br (segnale largo).
Dell’estere metilico della prolina cloridrato (1b) è stato registrato anche uno spettro IR, che mostra diffuse analogie con quello dell’amminoacido di partenza49,2f, ed è
caratterizzato dalla presenza di una banda larga generata dallo stiramento dei legami NH del gruppo NH2 (2959 cm-1) e da una banda intensa attribuibile allo stiramento
del doppio legame carbonio-ossigeno (1743 cm-1).
49 (a) Herlinger, A. W.; Long, T. V.; J. Am. Chem. Soc., 1970, 92, 6481–6486; (b) Mary, Y. S.;
Ushakumari, L.; Harikumar, B.; Varghese, H. T.; Panicker, C. Y.; J. Iran. Chem. Soc., 2009, 6, 138– 144.
3.2 - Sintesi di amminoesteri
Gli amminoesteri sono stati ottenuti mediante neutralizzazione dei corrispondenti cloridrati. Nelle sintesi analoghe note in letteratura la neutralizzazione degli amminoesteri cloridrati è generalmente effettuata utilizzando una base in soluzione acquosa (e.g.: bicarbonato di sodio7a, carbonato di potassio6b, idrossido di sodio5,7d,
trietilammina6h, ammoniaca6f,7b,7c). In caso di precipitazione il sale risultante dalla
neutralizzazione viene generalmente allontanato mediante filtrazione6f,6h,7b.
L’amminoestere viene quindi estratto dall’eventuale fase acquosa con un solvente organico, le fasi vengono separate5,6b,6f,7a,7c,7d, ed il prodotto viene recuperato facendo
evaporare il solvente.
Nelle sintesi effettuate per il presente lavoro di Tesi, schematizzate in Figura 38, gli amminoesteri cloridrati sono stati neutralizzati con un equivalente di idrossido d’ammonio. Gli amminoesteri risultanti sono stati estratti dalla fase acquosa con un solvente organico (diclorometano, etere dietilico, cloroformio), purificati mediante cromatografia su allumina usando come eluente lo stesso solvente, isolati allontanando i componenti volatili mediante evaporatore rotante a 40 °C, ed anidrificati a pressione ridotta su P4O10.
OR NH2+ O Cl -Cl -O N H3 + OCH3 NH 3 NH 4Cl + O N H2 OCH3 NH3 NH4Cl + OR NH O 2a 2b (R = Me), 2c (R = Et), 2d (R = Pri) (a) (b) 1a 1b (R = Me), 1c (R = Et), 1d (R = Pri)
L’estere metilico della fenilalanina (2a) si presenta come un liquido viscoso di colore giallo tenue ed è stato caratterizzato mediante spettroscopia 1H NMR e spettroscopia
IR.
Lo spettro 1H NMR è in buon accordo con quello riportato in letteratura5 ed è
coerente con quello dell’amminoestere cloridrato (1a). È composto da cinque segnali: il segnale degli atomi di idrogeno fenilici centrato sulle 7.18 ppm, un doppio doppietto generato dal protone sull’atomo di carbonio chirale a 3.67 ppm, il singoletto dei protoni metilici a 3.74 ppm, due doppi doppietti attribuibili ai protoni metilenici a 3.03 ppm e 2.81 ppm, ed un segnale largo attribuibile ai protoni amminici ad 1.69 ppm.
Lo spettro IR mostra una discreta sovrapposizione con quello dell’amminoestere cloridrato (1a), ed è caratterizzato da una banda intensa attribuibile allo stiramento del doppio legame carbonio-ossigeno a 1732 cm-1.
Gli esteri metilico (2b), etilico (2c) ed isopropilico (2d) della prolina sono liquidi viscosi di colore giallo tenue, ma gli ultimi due tendono ad assumere colorazione aranciata e poi rossiccia per effetto del tempo o del riscaldamento. Analizzati mediante spettroscopia 1H e 13C NMR, i tre composti hanno prodotto spettri coerenti
con quelli dei relativi cloridrati, che nel caso degli esteri metilico (2b) ed etilico (2c) trovano corrispondenza nei dati riportati in letteratura5,7b. Infine, lo spettro dell’estere
isopropilico (2d) presenta una particolarità: il segnale dei due gruppi metilici si presenta come un doppio doppietto. Ciò implica che i due metili siano magneticamente non equivalenti, e suggerisce l’ipotesi che la libera rotazione attorno ai due legami singoli carbonio-ossigeno dell’estere sia inibita.
La struttura degli spettri 1H e 13C NMR degli esteri della prolina è illustrata in
1 OR 2 NH 5 4 3 O 2(S)-pirrolidincarbossilato di metile (2b) 2(S)-pirrolidincarbossilato di etile (2c) 2(S)-pirrolidincarbossilato di isopropile (2d) OR = O- 6 7 O- 6 7 7 O- 6 7 1H NMR NH 2.48 s 2.69 s C(2)H 3.63-3.46 m 3.73 t 3.50 dd C(5)H2 3.03-2.70 m 3,05 m, 2.89 m 2.87 m, 2.70 m C(3)H2, C(4)H2 1.96-1.51 m 2.07 m, 1.87-1.65 m 1.91 m, 1.66-1.45 m C(6)Hi 3.54 s (i = 3) 4.13 q (i = 2) 4.82 set (i =1) C(7)H3 - 1.22 t 1.04 dd 13C NMR C(1)O 175.1 174.5 C(2)H 59.5 59.7 59.6 C(5)H2 46.8 46.9 46.8 C(3)H2 30.0 30.2 30.1 C(4)H2 25.3 25.4 25.2 C(6)Hi 53.2 (i =3) 60.9 (i = 2) 68.0 (i =1) C(7)H3 - 14.1 21.5
Tabella 2: confronto tra i segnali 1H NMR negli spettri degli esteri della prolina. Nella prima colonna sono
elencati i frammenti che generano i segnali, nelle successive i chemical shift e le strutture dei segnali corrispondenti negli spettri degli amminoesteri. Le strutture dei segnali sono indicate mediante le seguenti abbreviazioni: s (singoletto), t (tripletto), q (quadrupletto), dd (doppio doppietto), set (settetto), m (multipletto).
3.3 - Reazioni con biossido di carbonio
In letteratura sono disponibili solamente poche informazioni sulla reattività di amminoesteri con biossido di carbonio. In particolare uno studio5 su miscele
equimolari di amminoesteri e N′-alchil-N,N-dimetilacetammidine documenta la conversione dei primi nei corrispondenti carbammati d’ammonio per esposizione a biossido di carbonio. Lo stesso lavoro riporta anche la comparsa di un solido a seguito del gorgogliamento di biossido di carbonio negli amminoesteri puri. Tra le specie su cui è stato effettuato lo studio figura l’estere metilico della prolina.
Nel presente lavoro di Tesi la reattività degli amminoesteri con biossido di carbonio è stata studiata esponendo ad atmosfera di biossido di carbonio gli esteri etilico (2c)
ed isopropilico (2d) della prolina in soluzioni di cloroformio deuterato ed indagando l’esito dei processi mediante spettroscopia NMR.
Entrambi i composti hanno subìto una conversione nei corrispondenti carbammati d’ammonio secondo la reazione schematizzata in. Figura 39.
OR NH O CO2 OR NH2+ O OR N O O O -2 2c (R = Et) 2d (R = Pri) 3c (R = Et) 3d (R = Pri)
Figura 39: conversione degli esteri etilico ed isopropilico della prolina in carbammati d’ammonio.
Gli spettri dei prodotti di carbonatazione dei due amminoesteri presentano analogie strutturali paragonabili a quelle che accomunano i precursori. Gli spettri del carbammato d’ammonio dell’estere isopropilico della prolina (3d) sono più risolti, e possono pertanto essere descritti ed interpretati con maggiore chiarezza. Non presentano segnali attribuibili all’amminoestere di partenza, per cui è ragionevole ritenere la conversione quantitativa.
Gli spettri50 del carbammato d’ammonio (3d) hanno una struttura simile a quella
degli spettri dell’amminoestere di partenza (2d), da cui si distinguono principalmente per il fatto che i picchi risultano sdoppiati. Lo sdoppiamento dovuto è al fatto che l’amminoestere inizialmente in soluzione si converte per metà in ammonioestere e per metà in carbammato: due specie molto simili, che generano spettri altrettanto simili, ma con segnali a chemical shift leggermente diversi; presumibilmente a chemical shift maggiori i segnali dell’ammonioestere ed a chemical shift minori quelli del carbammato, coerentemente con il fatto che il primo porta una carica positiva ed il secondo ne porta una negativa.
50 La numerazione degli atomi utilizzata nella descrizione degli spettri del prodotto 3d è illustrata in
7 1 O 2 NH2+ 5 4 3 O 6 8 1 O 2 N 5 4 3 O 9 O O -8 6 7
Figura 40: numerazione di riferimento per la descrizione degli spettri 1H e 13C NMR del prodotto 3d.
Nello spettro 1H NMR lo sdoppiamento è particolarmente evidente nei segnali dei
protoni sugli atomi di carbonio adiacenti all’atomo di azoto (C2 e C5), più prossimi alla regione della molecola su cui è localizzata la carica, mentre nei segnali rimanenti si osserva un modesto allargamento dei picchi.
Inoltre, nel caso dei protoni del metilene adiacente all’atomo di azoto (C5), il segnale dell’ammonioestere subisce un ulteriore sdoppiamento, perché evidentemente la minore schermatura elettronica di questi nuclei permette al campo magnetico di distinguere i due atomi di idrogeno diasterotopici.
Lo spettro 13C NMR presenta a 172.5 ppm il segnale dell’atomo di carbonio estereo
(C1), ed a 158.5 ppm il segnale dell’atomo di carbonio carbammico (C9). Tutti i segnali successivi trovano corrispondenza nello spettro dell’amminoestere di partenza (2d) e, ad eccezione del segnale generato dai due atomi di carbonio metilici (C7 e C8) (i più lontani dalla regione della molecola su cui è localizzata la carica), si presentano sdoppiati. Ciascuna coppia di segnali è centrata su un valore che dista meno di 1 ppm dal segnale corrispondente nello spettro dell’amminoestere (2d), ed i due segnali che la compongono distano tra loro meno di 1 ppm.
Le stesse osservazioni valgono per gli spettri del carbammato d’ammonio dell’estere etilico della prolina (3c), con l’unica differenza che essendo composti da segnali più larghi non è possibile escludere con altrettanta sicurezza la presenza di una quantità non trascurabile dell’amminoestere di partenza (2c).
3.4 - Sintesi di composti di coordinazione
Per quanto riguarda la chimica di coordinazione degli esteri della fenilalanina e della prolina e dei loro derivati studiati nell’ambito del presente lavoro di Tesi, in letteratura sono noti due composti di coordinazione di ammonioesteri della fenilalanina (ammonioestere metilico trfiluorometansolfonato39 ed ammonioestere
etilico cloruro37) con centri di rutenio, in cui la protonazione della funziona
amminica è stata utilizzata per favorire la coordinazione al metallo mediante l’anello fenilico. Sono inoltre noti composti di coordinazione dell’estere metilico della fenilalanina con centri di cobalto35,41, dell’estere etilico della fenilalanina con centri
di rutenio35,37, e dell’estere metilico della prolina con centri di rutenio27,35, palladio43a
e platino43a.
Non risultano, invece, studi sulla chimica di coordinazione dei prodotti di carbonatazione di amminoesteri, o di amminoesteri in atmosfera di biossido di carbonio, né studi sulla chimica di coordinazione di amminoesteri od ammonioesteri con centri metallici di inizio transizione.
3.4.1 - Reazioni di amminoesteri cloridrati con alogenuri metallici
La chimica di coordinazione degli amminoesteri cloridrati è stata esplorata studiando le reazioni dell’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) con molibdeno pentacloruro e tungsteno esacloruro, e dell’estere isopropilico della prolina cloridrato (1d) con niobio pentacloruro.
L’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) è stato disciolto in diclorometano, e la soluzione è stata divisa in due aliquote. Una prima aliquota è stata addizionata di 0.8 equivalenti di molibdeno pentacloruro, e la seconda di un equivalente di tungsteno esacloruro. Entrambe sono state tenute in agitazione per 24 h a temperatura ambiente. I due prodotti sono stati ottenuti allontanando a pressione ridotta e temperatura ambiente i componenti volatili, e caratterizzati mediante: analisi dei cloruri secondo Mohr, spettroscopia 1H NMR, e spettroscopia IR.
Il molibdeno pentacloruro ha reagito con l’estere metilico della fenilalanina cloridrato (1a) secondo la reazione:
(H3NCH(CH2Ph)CO2CH3)Cl + MoCl5 2 HCl + MoCl4(HNCH(CH2Ph)CO2CH3)
1a 4a
formando un composto (4a) solido di colore verde oliva.
L’analisi dei cloruri secondo il metodo Mohr ha fornito una percentuale in massa di cloro del 32.53%, a fronte del 34.09% atteso.
Lo spettro 1H NMR presenta una struttura analoga a quella degli spettri
dell’amminoestere cloridrato (1a) e dell’amminoestere (2a), che conferma l’integrità della struttura del legante e permette di escludere che questo abbia subìto trasformazioni drastiche.
Lo spettro IR presenta anch’esso forti analogie con quelli dell’amminoestere cloridrato (1a) e dell’amminoestere (2a) relativi. La banda attribuibile allo stiramento del doppio legame carbonio-ossigeno cade a 1721 cm-1, a numeri d’onda appena
superiori rispetto alla banda corrispondente (1744 cm-1) nello spettro del precursore
(1a), per cui è ragionevole escludere un coinvolgimento dell’atomo di ossigeno coinvolto nella transizione che genera questo assorbimento nella coordinazione del centro metallico. Inoltre l’assenza di bande ascrivibili allo stiramento del gruppo NH3+ (a 2838 cm-1 nello spettro dell’amminoestere cloridrato (1a)) o di un gruppo
NH2 (generalmente nell’intervallo compreso tra 3400 cm-1 e 3200 cm-1) è
probabilmente indicativa del fatto che il legante coordini il centro metallico in forma di ammide.
Sulla base delle considerazioni esposte è possibile proporre per il prodotto (4a) la struttura in Figura 41. O NH O Mo Cl Cl Cl Cl O NH O Mo Cl Cl Cl Cl
Il tungsteno esacloruro, invece, ha reagito con l’amminoestere cloridrato (1a) secondo la reazione:
(H3NCH(CH2Ph)CO2CH3)Cl + WCl6 HCl + ½ Cl2 + WCl5(H2NCH(CH2Ph)CO2CH3)
1a 5a
in cui il tungsteno subisce una riduzione da n.o. +6 a n.o. +5, formando un composto (5a) solido, di colore marrone grigio.
L’analisi dei cloruri con metodo Mohr ha rilevato una percentuale in massa di cloro del 35.65%, maggiore del 32.81% atteso per la struttura proposta. Questa discrepanza è probabilmente dovuta al fatto che l’analisi è stata condotta sul grezzo di reazione, previo allontanamento delle specie volatili mediante evaporazione a pressione ridotta, probabilmente contenente tungsteno esacloruro (contenuto in cloro: 53.64%) non reagito.
Lo spettro 1H NMR presenta segnali più larghi rispetto quelli dello spettro del
composto di molibdeno (4a), ma consente comunque il riconoscimento del legante, la cui struttura non presenta differenze sostanziali rispetto a quella del precursore (1a).
Lo spettro IR, che mostra una buona sovrapposizione con quelli dell’amminoestere cloridrato (1a) e del composto di molibdeno (4a), presenta la banda associata allo stiramento del doppio legame carbonio-ossigeno a 1732 cm-1, quindi anche in questo
caso probabilmente il legante non coordina il metallo mediante l’atomo di ossigeno. In ragione di queste osservazioni è possibile proporre per il prodotto (5a) la struttura in Figura 42. O N H2 + OCH3 W -Cl Cl Cl Cl Cl
Con un procedimento analogo è stata saggiata la reattività del cloridrato dell’estere isopropilico della prolina (1d). L’amminoestere cloridrato (1d) è stato disciolto in diclorometano, la soluzione è stata addizionata di un equivalente di niobio pentacloruro e tenuta in agitazione per 24 h a temperatura ambiente. Il prodotto (4d) in forma solida è stato ottenuto allontanando a pressione ridotta i componenti volatili, e caratterizzato mediante: analisi dei cloruri secondo Mohr, spettroscopia 1H e 93Nb
NMR, e spettroscopia IR.
Tra l’amminoestere cloridrato (1d) e l’alogenuro metallico ha avuto luogo la reazione:
(H2N-(CH2)3CH-CO2CH(CH3)2)Cl + NbCl5 2 HCl + NbCl4(N-(CH2)3CH-CO2CH(CH3)2)
1d 4d
che ha portato alla formazione di un composto (4d) solido incolore.
L’analisi dei cloruri secondo Mohr è risultata in una percentuale in massa di cloro del 36.00%, prossima alla percentuale attesa del 36.28%.
Lo spettro 93Nb NMR mostra un solo picco, a -2418.6 ppm, per cui è ragionevole
supporre che l’alogenuro abbia reagito completamente formando un solo prodotto. Lo spettro 1H NMR ha nel complesso una struttura analoga a quella degli spettri
degli altri derivati della prolina preparati nell’ambito del presente lavoro di Tesi. I picchi sono relativamente larghi, per cui non se ne può riconoscere la molteplicità, ma risultano ben separati, e la loro sequenza ricalca puntualmente quella degli spettri dei composti analoghi. Ciascun segnale risuona ad una frequenza maggiore di quella del segnale corrispondente nello spettro dell’amminoestere (2d), e talvolta anche di quella del segnale corrispondente nello spettro dell’amminoestere cloridrato (1d), confermando l’avvenuta coordinazione ad un centro fortemente acido quale è il Nb(V).
Anche lo spettro IR mostra analogie diffuse con quelli degli altri derivati della prolina. A 1696 cm-1 è presente una banda intensa, attribuibile allo stiramento del
possibilità che il legante si comporti da chelante51. Questa ipotesi renderebbe conto
anche del fatto che nello spettro 1H NMR il segnale dei protoni metilici, i più lontani
dall’atomo di azoto, subisce uno spostamento a chemical shift addirittura maggiori di quelli del segnale corrispondente nello spettro dell’amminoestere cloridrato (1d). Sulla base delle considerazioni fin qui esposte è possibile proporre per prodotto (4d) la struttura in Figura 43. O N O + Nb ClCl ClCl
Figura 43: struttura proposta per il composto 4d.
3.4.2 - Reazioni di amminoesteri con alogenuri metallici
Per esplorare la chimica di coordinazione degli amminoesteri sono state studiate le reazioni dell’estere metilico della fenilalanina (2a) con molibdeno pentacloruro e con tungsteno esacloruro, e dell’estere isopropilico della prolina (2d) con tantalio pentafluoruro e molibdeno pentacloruro.
Le reazioni dell’estere metilico della fenilalanina (2a) con molibdeno pentacloruro e con tungsteno esacloruro sono state eseguite con un equivalente di alogenuro, in diclorometano, e lasciate proseguire tenendo le soluzioni in agitazione a temperatura ambiente: per 48 h la reazione con molibdeno pentacloruro, per 24 h la reazione con tungsteno esacloruro.
I prodotti, un solido marrone il composto di molibdeno (4a) ed un solido chiaro il composto di tungsteno (5a), sono stati ottenuti allontanando i componenti volatili a pressione ridotta e temperatura ambiente. Il composto di molibdeno (4a) è stato caratterizzato mediante analisi dei cloruri secondo Mohr, spettroscopia 1H NMR e
spettroscopia IR; il composto di tungsteno (5a) mediante analisi dei cloruri secondo Mohr e spettroscopia IR.
51 Nakamoto, K.; Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. Part B: Applications in Coordination, Organometallic, and Bioinorganic Chemistry, John Wiley & Sons, Hoboken, 2009.
