Mechanistic Investigation of an Organocatalytic Bromocyclization of O-Allyl Carbamates

Autor(es)

Ribeiro, Francisco Wanderson Moreira ; Matsushima, Jullyane Emi ; Obeid, Guilherme ; Vinhato, Elisangela ; Rodrigues, Alessandro ; Correra, Thiago Carita

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMCATCHEM; v. 17, n. 8, p. 10-pg., 2025-03-16.

Resumo

Intramolecular enantioselective halocyclization of olefins represents a valuable organic synthesis strategy. This work reports the enantioselective bromoaminocyclization of O-cinnamyl tosylcarbamate catalyzed by a Cinchona-derived organocatalyst as a model reaction to understand non-covalent catalyzed bromoaminocyclizations. The corresponding bromo-oxazinanone was obtained with excellent regio- and diastereoselectivity in 69% yield and 80:20 er, promoted by a thiocarbamate-cinchonine catalyst. This reaction served as a compelling prototype for a comprehensive mechanistic investigation, combining experimental and theoretical approaches. Analysis of the reaction mixture by electrospray ionization mass spectrometry (ESI(+)-MS) and detailed evaluation of key intermediates via infrared multiphoton dissociation (IRMPD) spectroscopy were performed. The thermodynamic origins of enantioselectivity were explored by analyzing the potential energy surface of the reaction using density functional theory (DFT) calculations. This analysis included relevant transition states and intermediates, as well as the role of non-covalent interactions within the active catalytic species as revealed by natural bond orbital (NBO) analysis. Consistent with the experimental observations, DFT calculations indicated that the electrophilic bromo species is activated by the sulfur atom of the (thio)carbonyl group of the catalysts, and bromonium ion formation constitutes the enantiodetermining step, with a calculated overall reaction barrier of 27.0 kcal mol-1. (AU)

• Processo FAPESP: 19/25634-9 - Estudo de reações em tempo real e matrizes complexas por técnicas avançadas de espectrometria de massas
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/06726-0 - Investigação de intermediários reativos em processos químicos e bioquímicos complexos
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 17/18485-1 - Estudo de mecanismos de haloaminação por catalisadores metálicos e organocatalisadores
• Beneficiário: Francisco Wanderson Moreira Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 14/15962-5 - Mecanismos de reação de sistemas catalíticos assimétricos por espectrometria de massas e espectroscopia vibracional de íons na fase gasosa
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 15/08539-1 - EMU concedido no processo 2014/15962-5: espectrômetro de massas tipo íon TRAP modificado para realização de espectroscopia vibracional no infravermelho (IRMPD)
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 23/01180-4 - Desenvolvimentos de métodos avançados para a avaliação de isômeros por espectrometria de massas de sistemas químicos e biológicos.
• Beneficiário: Francisco Wanderson Moreira Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 20/08894-4 - Caracterização mecanística de reações organometálicas por técnicas de amostragem não convencionais em espectrometria de massas
• Beneficiário: Guilherme Obeid
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 22/00498-8 - EMU concedido no processo 21/06726-0: sistema de mobilidade iônica acoplada à espectrometria de massas (IMS-MS)
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 16/21676-0 - Reações de haloaminação enantiosseletivas visando a síntese de aminodióis
• Beneficiário: Alessandro Rodrigues
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular