O eq 2eq Ângulo diedro C 1 -O-CH 2 / º

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

E

/ k

cal m

ol-1

Ângulo diedro (C1-C

2-O-H) /

o

Mínimos de energia

Ax1

Ax2

Ax3

Interações estereoeletrônicas e seus efeitos na preferência conformacional de

3-hidroxi e 3-metoxi-tetraidropiranos

Daniela Coelho Solha, Cláudio Francisco Tormena

Instituto de química, UNICAMP – Caixa Postal 6154 CEP-13084-862. danicsolha@gmail.com

Introdução

Conclusão

Referências

Objetivos

Tem sido observado por nós1 e por outros grupos2 de pesquisa, que a

conformação adquirida por uma determinada molécula é função direta dos

efeitos estéreo-eletrônicos repulsivos e atrativos presentes nas moléculas em

questão. 3-hidroxi-tetraidropiranos substituídos são importantes intermediários

para a indústria farmacêutica na preparação de inibidores de quimiocina, bem

como para insetos (Lepidoptera: Pyralidae) como feromônio sexual. 3

Tabela 1. Valores de energia e momento de dipolo para as estruturas do 3-hidroxi-tetraidropirano em nível MP2/aug-cc-pVDZ.

Avaliar a estabilidade conformacional do 3-hidroxi e 3-metoxi-

tetraidropirano através de RMN e no IV. Apoiados em cálculos teóricos, os

quais foram efetuados com nível de teoria DFT/B3LYP e teoria ab initio com o

método MP2, empregando as funções de base do tipo aug-cc-pVTZ disponível

no Gaussian09, para determinação das energias e geometrias dos

confôrmeros mais estáveis. Incluindo a análise de NBO e QTAIM para verificar

interações estereoeletrônicas responsáveis pela estabilidade conformacional.

Resultados e discussões

1) D.S. Ribeiro, R. Rittner, J. Org. Chem. 68, 6780 (2003). 2) F. Cortes-Gusman, J. Hernandez-Trujillo, G. Cuevas, J. Phys. Chem. A 107, 9253 (2003). 3) Y. Sasaerila, R. Gries, G. Gries, G. Khaskin, S. King, S. Takács, Chemoecology, 13, 89 (2003). 4) R.T. Conley, Infrared Spectroscopy, 2th edition, pg 129-131, (1972).

•Aspectos Computacionais

Confôrmero a Energiab ΔEc (Debye)

Ax1 -178,7 -346,205 2,13 3,2

Ax2 -38,71 -346,208 0 2,4

Ax3 -38,71 -346,208 0 2,4

Eq1 -67,62 -346,207 0,78 0,4

Eq2 70,38 -346,207 1,04 2,5

Eq3 178,61 -346,207 0,9 2,6

a)ângulo diedro C2-C3-O-H; b)hartrees; c)kcal mol-1

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

E

/ k

ca

l m

ol

-1

Ângulo diedro (C1-C

2-O-H) / º

Mínimos de energia

Eq1 Eq2

Eq3

As interações estereoeletrônicas atrativas e repulsivas foram analisadas

pelo QTAIM, mas não foi observado nenhum BCP que caracterizasse a presença

de ligação de hidrogênio na estrutura axial para o 3-hidroxi. O cálculo de NBO

apresentou uma interação hiperconjugativa LP2O *O-H da ordem de 0,68 kcal

mol-1. A carga natural do átomo de oxigênio do anel é -0,55437 enquanto que a

do hidrogênio do grupo OH é de +0,46055 e a distância entre esses átomos na

estrutura de equilíbrio é de 2,331 Å, a qual é menor do que a soma dos raios de

van der Waals destes átomos (2,75 Å). A presença de uma interação eletrostática

atrativa entre o oxigênio do anel e o grupo OH é o principal contribuinte para a

estabilização da conformação axial na fase isolada e em solventes apolares.

Contudo, não foi possível comprovar teoricamente a existência da ligação de

hidrogênio intramolecular.

•Aspectos experimentais

CDCl3 C2D2Cl4 CD3CN Acetona-D6 DMSO

3JH2H3= 5,88 Hz 3JH2H3= 6,24 Hz 3JH2H3= 7,80 Hz 3JH2H3= 8,28 Hz 3JH2H3= 8,52 Hz 3.45 ppm

2049.881

2056.122

2061.224

2067.106

3.443.463.48 ppm

2065.725

2071.967

2077.248

2082.050

2084.450

3.143.16 ppm

1877.452

1885.314

1888.435

1896.237

3.083.103.12 ppm

1844.743

1853.025

1855.606

1863.888

3.003.02 ppm

1788.207

1796.729

1798.950

1807.472

Tabela 2. Sinal correspondente ao H2ax e suas constantes de acoplamento 3JH2H3 em diversos solventes.

Figura 2. Equilíbrio das estruturas possíveis para 3-hidroxi e 3-metoxi-tetraidropirano.

Para o 3-hidroxi, o deslocamento do equilíbrio para a conformação equatorial em

solventes mais polares é observada pelos 3JH2axH3, valor próximo ao de um

acoplamento vicinal diaxial. Como ambas as conformações apresentam momentos de

dipolo similares, a preferência pela forma eq pode ser atribuída a um aumento da

energia da conformação axial. Para o 3-metoxi, não houve variação pronunciada de 3JH2axH3 com a mudança de polaridade do solvente.

3700 3600 3500 3400 3300

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Abso

rbâ

ncia

Número de onda (cm-1)

3700 3600 3500 3400

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Número de onda(cm-1)

3600 3500 3400

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

Número de onda (cm-1)

A B C Figura 3. Espectro no Infravermelho do 3-hidroxi-tetraidropirano em CCl4 mostrando as bandas de

estiramento da hidroxila, nas concentrações de 0,04 (A), 0,02 (B) e 0,01 mol L-1 (C).

A banda de estiramento OH livre, 3640-3610 cm-1 é deslocada para menores

números de onda quando o H apresenta-se ligado a um átomo rico em elétrons.

Assim, observa-se dois tipos de ligação de hidrogênio (LH), intra e intermolecular,

em 3600-3200 cm-1. A intermolecular é caracterizada pela dependência com a

concentração. Consequentemente ocorre a diminuição da intensidade da banda de

menor número de onda com a redução da concentração.4

Para o 3-hidroxi, as estruturas Ax2 e Ax3 se interconverteram devido à

ausência de um poço potencial significativo para Ax3. Além disso, a estrutura Ax2

é considerada a de mais baixa energia. Já para o 3-metoxi, a estrutura de mais

baixa energia seria aquela na conformação equatorial, Eq3.

Benzeno-D6 CDCl3 Acetona-D6 CD3CN DMSO

3JH2H3=7,82 Hz 3JH2H3= 7,66 Hz 3JH2H3=7,53 Hz 3JH2H3=7,36 Hz 3JH2H3=7,24Hz

Tabela 2.Sinal correspondente ao H2ax e suas constantes de acoplamento 3JH2H3 em diversos solventes para 3-metoxi-tetraidropirano.

Tabela 3. Sinal correspondente ao H2ax e suas constantes de acoplamento 3JH2H3 em diversos solventes.

3.283.30 ppm

1632.076

1639.924

1643.173

1651.021

3.503.55 ppm

1748.995

1756.693

1760.192

1767.840

3.063.083.10 ppm

1528.253

1535.801

1539.450

1546.998

3.243.26 ppm

1608.832

1615.930

1619.679

1626.977

3.083.10 ppm

1530.50

1537.75

1541.65

1548.90

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Mínimos de energia

Ax3

Ax2

E

/ k

ca

l m

ol-1

Ângulo diedro C2-C3-O-CH3 / º

Ax1

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Mínimos de energia

Eq3Eq2

E

/kca

l m

ol-1

Ângulo diedro C2-C3-O-CH3/ º

Eq1

Figura 1. Gráfico da energia total obtida para os respectivos ângulos diedros do 3-hidroxi e 3-metoxi tetraidropirano com OR em axial e equatorial (R=OH,OCH3).

Através dos valores das constantes de acoplamento, observou-se a mudança

na preferência conformacional para o 3-hidroxi, sendo que em solventes polares o 3JH2axH3 tem um valor próximo ao vicinal diaxial, caracterizando a preferência pela forma equatorial. Para a molécula 3-metoxi, pelos valores de 3JH2H3, observou-se

que estes não variam com a mudança da polaridade do solvente, evidenciando a

preferência da estrutura com o grupo metila na posição equatorial, caracterizada

por um acoplamento JHH diaxial.

OOH

OO

H

H3

H2ax

H2eq

H3

H2eq

H2ax

OOCH3

OOCH3

H3

H2ax

H2eq

H3

H2eq

H2ax