Figura 23. Ruta sintética iniciador trifuncional ATRP-ROP a partir del ácido fenil acético.
La primera etapa, consta de una esterificación del ácido fenil acético para obtener el fenilacetato de metilo, seguida de una alfa metilación. Posteriormente, al a-metil fenilacetato de metilo, se le sometió a una reacción de nitración para su posterior reducción obteniendo el 4-amino a-metil fenilacetato de metilo. Este compuesto, por medio de una reacción de Sandmeyer, se transformará al 2-(4-ciano fenil) propanoato de metilo al cual se le transesterificaría con etilenglicol y finalmente se le hará reaccionar con Br2 y NBS.
63 3.1.1 Síntesis del 2-fenil acetato de metilo. Compuesto 1.2.
La síntesis del compuesto 2-fenil acetato de metilo a partir del ácido fenil acético por medio de una esterificación en medio ácido se puede corroborar
por la presencia de un singulete en 3.68ppm con una integración de 3H el cual corresponde al éster metílico, además de la integración de 2H del metileno adyacente al carbonilo en 3.62ppm y 5H aromáticos.
3.1.2 Síntesis del 2-fenil propanoato de metilo. Compuesto 1.3.
La síntesis del compuesto 1.3 la cual se llevó a cabo por un mecanismo ceto-enólico iniciado por terbutoxido de potasio generando un anión al cual le fue añadido yodometano que es fácilmente atacado por la especie aniónica dando como resultado una reacción de metilaciónen el carbono alfa. La reacción se puede confirmar debido a la aparición de un cuadruplete con integración de 1H en 3.72ppm y un doblete con integración de 3H en 1.51ppm el cual corresponde al protón en posición alfa al carbonilo y al metilo en posición beta respectivamente.
3.1.3 Síntesis del 2-(4-nitro fenil) propanoato de metilo. Compuesto 1.4.
En la Figura 24, se muestra el GC-MS del compuesto en cuestión. En él se puede observar tres compuestos con tiempos de retención de 17.12, 18.05 y 18.55 min con valores característicos de m/z: 163, 209 y 209 respectivamente. El compuesto con un tiempo de retención de 17.12 min corresponde al isómero orto, el de 18.05 al meta y el de 18.55 al isómero para. La formación de los tres isómeros es debido a que el mecanismo de nitración no es selectivo e involucra una especie catiónica en el anillo aromático durante la reacción.
Por otro lado, el RMN de protón del compuesto 1.4 (Figura 25) se puede corroborar que hubo la formación de los tres isómeros. Lo anterior se determinó en base a que hay dos cuadrupletes los cuales corresponden a los protones en posición alfa al carbonilo de los isómeros orto y para, además de distintos dobletes en la zona de alifáticos, los cuales corresponden a los metilos enlazados al carbono alfa al carbonilo de sus respectivos isómeros. También se puede observar en base a las integrales, que la relación molar entre
64 ambos isómeros es prácticamente la misma. Por otro lado, el isómero meta se formó en muy pequeñas cantidades como era de esperarse, lo que concuerda con el GC-MS y en el RMN se pueden observar señales muy pequeñas en la zona de los protones aromáticos.
Figura 24. Cromatograma y espectro de masas del compuesto 1.4. donde a) cromatograma, b) espectro de masas del isómero orto¸ b) espectro de masas del isómero meta, d) espectro de masas del isómero para.
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Figura 25. 1H RMN (500MHz, CDCl3 a 325K) del compuesto 1.4.
3.1.4 Síntesis del 2-(4-amino fenil) propanoato de metilo. Compuesto 1.5 El cromatograma de GC-MS (Figura 26) se puede observar un solo
compuesto mayoritario con un m/z de 179 el cual corresponde a la masa del compuesto 1.5. Sin embargo, en el espectro de RMN (Figura 27) se puede observar en la zona de protones aromáticos, la presencia de los isómeros para, orto y meta, donde el isómero meta es difícilmente perceptible. En lo que a los dos tipos de grupos metilos de los isómeros orto y para se refiere, estos parecen tener el mismo desplazamiento químico debido a que las integrales ajustan para el doble y solo se puede diferencia uno de cada clase. La diferencia entre ambas técnicas en su capacidad de detectar los isómeros orto, meta y para, sugiere que la columna utilizada no pudo separar eficientemente los isómeros.
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Figura 26. Cromatograma y espectro de masas del compuesto 1.5.
Figura 27. 1H RMN (500MHz, CDCl3 a 325K) del compuesto 1.5.
67 3.1.5 Síntesis del 2-(4-ciano fenil) propanoato de metilo. Compuesto 1.6.
Reacción de Sandmeyer.
En la Figura 28 se puede observar el cromatograma de GC-MS del compuesto 1.6 donde se puede observar claramente con un tiempo de retención
de 16.86 min una señal con m/z de 189 la cual corresponde a la masa del compuesto deseado. Por otro lado, el producto se analizó por FT-IR (Figura 29) y se observó la señal característica del grupo ciano en 2200 cm-1 además de que se puede observar con claridad la señal correspondiente el carbonilo del éster metílico verificando los grupos funcionales de la molécula.
Figura 28. Cromatograma y espectro de masas del crudo de la reacción de Sandmeyer.
En el análisis por RMN en la Figura 30, se puede observar que el desplazamiento químico de los protones aromáticos cambió sustancialmente en comparación con su precursor (amino compuesto). Esto es lógico debido a que el grupo CN- es más electrófilo que el grupo amino. Se observa que la relación entre protones aromáticos, el éster metílico y el protón alfa respecto a los isómeros orto y para se sigue manteniendo prácticamente iguales en comparación con su precursor.
Al igual que en el compuesto anterior, se observa que la columna utilizada en el GC- MS no puede separar eficientemente los tres isómeros dado que estos se pueden observar las señales características de los isómeros en el espectro de 1H RMN.
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4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
ar C-H fl
CO st CN st st: estiramiento
fl: flexión
Transmitancia % T
numero de onda (cm-1)
2-(4-ciano fenil) propanoato de metilo
Figura 29. FT-IR (neat) del compuesto 1.6 por película sobre pastilla de KBr.
Figura 30. 1H RMN (500MHz, CDCl3 a 325K) del compuesto 1.6.
69 3.1.6 Síntesis del 2-(4-ciano fenil) propanoato de 2-hidroxietilo. Compuesto 1.7
Por medio de GC-MS y espectroscopía IR, se determinó que el grupo nitrilo es inestable a 170°C, temperatura mínima a la cual ocurre la transesterificación con etilenglicol y hubo descomposición del producto por lo que se perdió la funcionalidad ciano del producto final. Por ello, se decidió modificar la ruta en cuestión, con exactamente las mismas reacciones a realizar, pero modificando el orden de ejecución como se muestra en la Figura 31.
Figura 31. Ruta alterna para la obtención del iniciador trifuncional ATRP-ROP.
En este caso, se iniciaría con la transesterificación del 2-fenil acetato de metilo con etilen glicol, la cual requiere una temperatura 170°C. Posteriormente se continuaría con la nitración del anillo aromático la cual generó los tres isómeros aromáticos posibles, seguida de la reducción del grupo nitro para formar el grupo amino para continuar con la reacción de Sandmeyer, sin embargo, esta última reacción solo generó trazas del producto deseado al analizar una muestra por GC-MS por lo que la estrategia tuvo ser descartada.