Cicloaddizioni 1,3-dipolari Cu-catalizzate promosse da ultrasuoni e microonde

Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition, better known as CuAAC (Cu-Catalyzed Azide-Alkyne Coupling) is the best example of Click Chemistry; this reaction is usually carried out using benign solvents (e.g.: water or alcohols) and copper (II) salts in presence of a reducing agent (e.g.: L-ascorbic acid) to generate in situ the species Cu (I) that catalyzes the reaction. The use of solutions of copper salts as catalysts generally involves complex purifications. Aim of this work was the development of an efficient synthetic protocol in heterogeneous catalysis using metallic copper activated by ultrasounds irradiation. The new synthetic protocol, which uses unconventional techniques such as ultrasound and microwaves (alone or combined) was tested on the benzylazide-phenylacetylene reaction and then on bis-alkynes such as 1,3-bis(propargyloxy)benzene with excellent results. The method was then applied to complex molecules such as monoazido-β-cyclodextrins that were made to react with phenylacetylene, giving products with good purity and excellent yields. The use of metallic copper with cyclodextrins is particularly advantageous because it reduces the formation of coordination/inclusion complexes with the substrate. The procedure developed on cyclodextrin-phenylacetylene model was then adapted for the synthesis of molecular hybrids between cyclodextrins and ionic liquids. It is expected to use such products as solvents or chiral auxiliaries in enantio- or diastereospecific reactions. This synthetic protocol has proven to be an efficient, sustainable and environmentally friendly way to perform Huisgen cycloaddition on complex substrates such as cyclodextrins; the products have a high purity, with residual amounts of copper in the order of 3-6 ppb.

La cicloaddizione 1,3-dipolare di Huisgen, meglio nota come CuAAC (Cu-Catalyzed Azide-Alkyne Coupling) è il migliore esempio di Click Chemistry; la reazione viene solitamente condotta utilizzando solventi poco tossici (es.:acqua o alcoli) e sali di rame (II) in presenza di un agente riducente (es: acido L-ascorbico) per generare in situ la specie Cu (I) che catalizza la reazione. L'utilizzo di soluzioni di sali di rame come catalizzatori comporta in genere complesse purificazioni. Lo scopo del lavoro era la messa a punto di un efficiente protocollo sintetico in catalisi eterogenea, utilizzando rame metallico attivato per via sonochimica. Il nuovo protocollo sintetico, che sfrutta tecniche non convenzionali quali ultrasuoni e microonde (da soli o in combinazione), è stato sperimentato sulla reazione modello benzilazide-fenilacetilene, quindi su bis-alchini come il 1,3-bis(propargilossi)benzene con ottimi risultati. Il metodo è stato quindi applicato su molecole più complesse quali le monoazido-β-ciclodestrine che sono state fatte reagire con il fenilacetilene, fornendo prodotti con un buon grado di purezza ed in ottima resa. L'utilizzo del rame metallico con le ciclodestrine risulta particolarmente vantaggioso perché si riduce la formazione di complessi di coordinazione/inclusione con il substrato. La procedura messa a punto sul modello ciclodestrina-fenilacetilene è stata poi adattata per la sintesi di addotti tra ciclodestrine e liquidi ionici. Si prevede un utilizzo di questi prodotti come solventi o ausiliari chirali in reazioni enantio- o diastereospecifiche. Concludendo questo protocollo sintetico si è rivelato un metodo efficiente, sostenibile ed ecocompatibile per eseguire la cicloaddizione 1,3-dipolare di Huisgen su substrati anche complessi come le ciclodestrine; i prodotti ottenuti hanno un elevato grado di purezza con quantità di rame residuo nell'ordine di 3-6 ppb.