Revista CENIC Ciencias Químicas, Vol. 33, No. 1, 2002.

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Recibido: 14 de agosto de 2000. Aceptado: 29 de octubre de 2001.

Palabras clave: 1,2-diaril-2N-arilaminoetanonas, N-desilanilinas, benzoína, reacción de Voigt, irradiación de microondas.Key words: 1,2-diaryl-2N-arylaminoethanones, N-desylanilines, benzoine, Voigt reaction, microwave irradiation.

Nuevo método para la síntesis de 1,2-difenil-2N-arilamino-etanonas por irradiaccióncon microondas en ausencia de disolventes

RESUMEN. Varias 1,2-fenil-2N-arilaminoetanonas fueron preparadas por lacondensación de la benzoína con aminas aromáticas bajo irradiación conmicroondas y en ausencia de disolventes. Los experimentos se realizaron em-pleando dos variantes de síntesis: por irradiación de la mezcla de reacción sinempleo de catalizador y en presencia de KHSO4 como catalizador. En ausen-cia de catalizador fue necesario irradiar la mezcla de reacción entre 7 y 8 minpara desplazar totalmente el equilibrio hacia la formación de los productos,pero las elevadas temperaturas generadas, mayores de 200 oC, ocasionaronalguna vaporización y(o) descomposición de la mezcla de reacción. Sin em-bargo, los rendimientos son buenos si se comparan con los reportados pormétodos convencionales de síntesis, aunque solamente útil para aquellasaminas que no se descomponen a temperaturas relativamente elevadas comolas alcanzadas en los experimentos y utilizando siempre un ligero exceso de laamina como reactivo. Los mejores resultados fueron obtenidos cuando se em-pleó el KHSO4 como catalizador en presencia de trazas de H2O. Al parecer, elagua inicia el proceso al transferir la energía de microondas a la mezcla dereacción, lo que provoca una rápida disolución y(o) fusión de la sal inorgánicajunto con la mezcla de reacción, lo que favorece los procesos de catálisishomogénea ácida y de control termodinámico. Con esta variante hubo unadisminución drástica en los tiempos de reacción y fueron excelentes los rendi-mientos, así como la pureza de los productos obtenidos. Este método de prepa-ración de 1,2-difenil-2N-arilaminoetanonas por irradiación con microondasno ha sido publicado con anterioridad.

ABSTRACT. Several 1,2-diphenyl-2-arylaminoethanones were prepared by thecondensation reaction of benzoin with aromatic amines under microwaveirradiation, in the absence of solvents. Two cases were considered, with andwithout the presence of a catalyst (KHSO4). In the firt case, it was necessary 7-8 min for the reactions to proceed to completion with the elimination of all thewater, shifting the equilibrium to the formation of the products, while thetemperature reached to 200 oC or higher, which determined some losses,although the yields were quite good as compared to those obtained with othermethods, especially when the aromatic amine, used in a slight excess, resistedsuch a high temperature. In the second case, when KHSO4 was used as acatalyst, better results were obtained, especially when a very small amount ofwater was previosly added to the reaction mixture, what aided to get a very fastand clean reaction. In this way the products were obtained with excellentyields and with a great purity in a very short time. This preparation ofdiarylaminoethanones using microwave irradiation is reported for the firsttime.

INTRODUCCIONLas 1,2-difenil-2N-arilaminoce-

tonas o desilanilinas como común-mente se les conoce son compuestosorgánicos de interés por su actividadbiológica1,2 y como intermediarios enla síntesis de diversos sistemasheterocíclicos.3-5

La reacción de condensación dela benzoína con aminas aromáticasprimarias fue estudiada por prime-ra vez por Voigt,6 siendo el productofinal el compuesto α-aminocarbo-nilico que resulta de la formación dela correspondiente base de Schiff yel posterior reordenamiento tauto-mérico de esta. Este proceso es co-nocido como reordenamiento Voigt-Amadori.7

Esta reacción se ha realizado ge-neralmente mediante el calenta-miento de los reactivos durantetiempos relativamente prolongadoscon empleo de catalizadores como I2,ZnCl2, HCl8-10 y utilizando disolven-tes polares próticos como etanol ydipolares apróticos como DMF,DMSO, estos últimos acompañadosen ocasiones con agentes deshidra-tantes como el P2O5.

11,12

En los últimos años ha sido cre-ciente el interés por el empleo de latécnica de irradiación con microondasen la síntesis orgánica.13 En estas con-diciones las reacciones ocurren enun menor tiempo y con aumento enel rendimiento y la pureza del pro-ducto obtenido y dan la posibilidad

Rolando Alba Hernández,* Luis M. Alfonso Hernández,* Idalmis Acosta Morejón,* LourdesBallester González, Jorge Sague Doimeadios* y André Loupy.**

Dpto. de Química, Universidad de Oriente, Avenida Patricio Lumumba s/n, Santiago de Cuba 95100. *Dirección de Química,Centro Nacional de Investigaciones Científicas, Avenida 25 y 158, Playa, Apartado Postal 6414,Ciudad de La Habana, Cuba.** Laboratoire des Réactions Sélectives sur Supports, Associé au CNRS, ICMO, Bat.410-Université Paris-Sud, 91405 Orsay,France.

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de realizar las reacciones en ausen-cia de disolvente.14

Se conoce la aminación de com-puestos orgánicos utilizando la irra-diación de microondas como fuentede energía. Dentro de estos procesosse encuentran las reacciones de sus-titución nucleofílica (adición-elimi-nación) para formar iminas y basesde Schiff15 y en reacciones de adi-ción-eliminación seguida de simplereordenamiento tautomérico paraformar enaminas.16 Sin embargo, noha sido reportada la reacción de adi-ción-eliminación y un doble reorde-namiento posterior para dar lugar acompuestos α-aminocetónicos, co-mo es el caso de la reacción de ami-nación de la benzoína con aminasaromáticas.

Este trabajo tuvo como objetivorealizar el estudio de la reacción decondensación de la benzoína conaminas aromáticas, para la forma-ción de 1,2-diaril-N-arilaminoeta-nonas, mediante la irradiación conmicroondas en ausencia total de di-solventes orgánicos con y sin elempleo de KHSO4 como catalizadorácido. El empleo de esta sal comocatalizador no ha sido reportada encondiciones convencionales o no desíntesis para este tipo de reacción.

MATERIALES Y METODOS

Las reacciones se llevaron a caboen un horno de microondas domés-tico, Modelo MA-1197, goldstar, yfueron seguidas y controladas porcromatografía de placa delgada (gelde sílice G60 F254, benceno-etanol,95:5 ). La temperatura máxima de re-acción fue determinada empleandoun termómetro electrónico de con-tacto (Chauvin Arnoux,CA 862). Lospuntos de fusión fueron determina-dos en una microplatina Böétius,PHMKO5. Los espectros IR fueronregistrados con un espectrofo-tómetro FTIR modelo Vector 22(Bruker). Los espectros de Masa fue-ron obtenidos en un equipo cuadru-polar Trio 1000 (Fisons Instruments).Los espectros de RMN se registra-ron en un equipo Bruker, AC-250-S,Campo-5.87 T BZH 250/52.

PARTE EXPERIMENTALVariante 1

Preparación de N-desilanilinasen ausencia de disolvente y de ca-talizador

Procedimiento generalEn un vaso de precipitados Pyrex

de 25 mL se mezclaron homogéne-amente 1,00 g (5 mmol) de ben-zoína y 0,8 a 1,35 g (7 mmol) de laamina correspondiente. Se irradió

microondas a 850 W de potencia enel tiempo indicado para cada caso(Tabla 1). La temperatura máximade la reacción se midió por introduc-ción en la mezcla de reacción de untermómetro electrónico de contac-to inmediatamente después de fi-nalizada la irradiación. La mezclade reacción líquida precipitó al de-jarla enfriar y se le añadió una mí-nima cantidad de etanol para ayu-dar a la filtración al vacío. Se lavó elproducto filtrado con etanol frío. Losproductos crudos resultaron de bue-na pureza y fueron recristalizadosgeneralmente de etanol u otro di-solvente adecuado.

Variante 2

Preparación de desilanilinasutilizando KHSO4/H2O como cata-lizador

Procedimiento generalEn un vaso de precipitados Pyrex

de 25 mL se mezclaron homogéne-amente 5 mmol de benzoína (1,06 g)y 0,8 a 1,35 g (7 mmol) de la corres-pondiente amina con 0,40 g (3 mmol)de catalizador. A la mezcla se le aña-dió 0,1 mL de agua y se le irra-dió microondas a una potenciade 850 W . La reacción se detuvopoco tiempo después de habersefundido la mezcla. Se midió la tem-peratura máxima de la reacción. Sele añadió una pequeña cantidad deetanol para evitar que se endurecie-ra y se filtró al vacío. Se lavó conagua caliente para facilitar la remo-ción del catalizador. Se filtró al vacioy se lavó con etanol. El producto serecristalizó de etanol u otro adecua-do disolvente.

RESULTADOS Y DISCUSION

Se presentan dos variantes desíntesis de las 1,2-diaril-2N(aril)-aminoetanonas bajo irradiación conmicroondas (Fig. 1):q Por irradiación de la mezcla de

reacción (benzoína y aminas aro-máticas).

q Por irradiación de la mezcla dereacción en presencia de KHSO4y trazas de agua.

El análisis de los resultados re-portados (Tabla 1) permitió arribara las consideraciones siguientes:

Variante 1

Esta variante resultó eficientecuando en la reacción se emplearonaminas muy básicas. Fueron muchomenores los tiempos de reacción ne-cesarios y mayores los rendimientosobtenidos en comparación con losmétodos clásicos de síntesis y en po-cos minutos, fue posible obtenerbuenos rendimientos de los produc-tos, sin necesidad de emplear disol-ventes, ni catalizador. Sin embargo,como se observó vaporización de lamezcla de reacción, preferentemen-te de la amina, se realizaron las ex-periencias con un ligero exceso deella. En el caso de la sulfanilamida,la mezcla de reacción no fue irradia-da durante tiempos mayores debidoa su posible descomposición.

Variante 2

Con esta variante, se obtuvieronlos mejores resultados. Hubo una re-ducción notable de los tiempos de re-acción, de minutos en la variante 1,a unos pocos segundos de reacción.Se observó además, un aumento enel rendimiento de los productos y ensu pureza. Se evitó la descomposi-ción de la mezcla de reacción en elcaso de la sulfanilamina.

Acción catalítica del KHSO4/H2O

En este trabajo, el sistema KHSO4/H2O conduce a una catálisis ácida detipo homogénea, donde el agua, aña-dida a la sal, actúa como agente detransferencia de la energía de microon-das y provoca una rápida elevación dela temperatura que ayuda a acelerar elproceso de disolución del hidróge-nosulfato de potasio y a que la mezclade reacción funda rápidamente, que-dando el catalizador y los reactivos enuna misma fase. Esto contribuye a quela sal realice su papel como cataliza-dor ácido y que se favorezcan condi-ciones de control termodinámico en lareacción por las elevadas temperatu-ras generadas.

OH

O

+ NH2

R

850 W

O

NH

R

+ H2O

catalizador: KHSO4

benzoina aminas

con y sin catalizador

R = H; p- CH3; p-Cl; p-CO2H; o-CO2H; p-Co2C2H5; p-SO2NH2.

Fig. 1. Esquema de reacción de la síntesis de 1,2-difenil-2N-ariletanonas.

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El hecho de que el sistemaKHSO4/H2O funda rápidamente conla elevación de la temperatura estácorroborado por las observacionesexperimentales siguientes: al serirradiados unos 4 g de la sal a 850 Wen un vaso de precipitados de 15 mLla mezcla de reacción tardó 8 minen fundir y alcanzó unos 222 oC(temperatura máxima). Esta tempe-ratura corresponde a la de fusión deesta sal inorgánica. Sin embargo, enun vaso de precipitados de 15 mL, unos4 g de la sal con 0,1 mL de agua e irra-diados a la misma potencia, funderápidamente a los 22 s, alcanzan-do una temperatura de 220 oC .

La utilización de la KHSO4 yotras sales inorgánicas se une a lavariedad de materiales inorgánicos,como arcillas y zeolitas ya emplea-dos como soportes catalíticosacídicos en algunas síntesis orgáni-cas utilizando irradiación demicroondas y en ausencia de disol-vente.17 Esto resulta ventajoso conrespecto al uso de catalizadores con-vencionales por los inconvenientesde manipulación, contaminación ycorrosión de los ácidos inorgánicoscomo los ácidos clorhídrico, sulfúri-co y otros.

Es de resaltar a su vez que el usodel KHSO4 es ventajoso con respec-to al de los ácidos minerales, las ar-cillas y bentonitas porque, en gene-ral, resulta más económico y de fácilmanipulación, además de la facili-dad de procesamiento de la mezclade reacción debido a la solubilidadde la sal en agua, que permite su eli-minación. Esto último no ocurre enel caso de arcillas, bentonitas yzeolitas en el que se requiere de di-solventes orgánicos para la extrac-ción de los productos.

De los compuestos sintetizados,se muestran a continuación solo losdatos de aquellos que no han sidoestudiados espectroscópicamente

en trabajos anteriores, incluyendoun compuesto aun no reportado,como es el caso del producto de lacondensación de la benzoína con lasulfanilamida. Los demás fueronigualmente caracterizados coinci-diendo sus datos con los reporta-dos.11

1,2-difenil-2N(4-carboxifenil)ami-noetanona (ácido 4-N-desilamino-benzoico)

T.f . = 255-257 oC, (lit. 246-256 oC).18

IR(ν,cm-1): 3 402(NH), 1 677 (ArCO),1 671(C=O carboxílico).

EM(m/e): 331(M+), 314(M+-OH,ion acilonio); 226(M+-105), 180, 165,148, 121, 105, 77, 65, 51, 43, 39.

RMN1H(δ,ppm): 12,1(s, 1H, CO2H),7,5 (d, 1H, NH), 6,53 (d, 1H, CH), 7,45-8,15 (m, 5H, Ar-CO), 7,11-7,5 (m, 5H,Ar-C), 6,83-7,63 (m, 4H, Ar-p-CO2H).

1,2-difenil-2-N (2-carboxifenil)ami-noetanona (ácido N-desilantranílico)

T.f. = 222-223 oC, (lit. 231-32 oC).19

IR(ν, cm-1): 3 347 (NH); 1 670 (ArCO).EM(m/e): 331(M+), 313, 226,

208(pico base), 152, 105, 77, 69, 57, 45.RMN1H(δ,ppm): 12,7 (s, 1H,

CO2H), 9,3 (d, 1H, NH), 6,64(d, 1H,CH), 7,5-8,18(m, 5H, Ar-CO), 7,29-7,5(m, 5H, Ar-CH), (m, 4H, Ar-o-CO2H).

1,2-difenil-2-N (4-carbetoxifenil)a-minoetanona(4-N-desilaminoben-zoato de etilo)

T.f. = 186-87 oC (lit. 183 oC).20

IR(ν,cm-1) 3 365(NH), 1 692(C=O),1 680(C=O).

EM(m/e): 359(M+), 314 (M+-OC2H5, ion aronio), 254(M-105, picobase), 226, 181, 165, 148, 120, 105, 77,65, 51, 43, 41, 39.

RMN1H(δ, ppm): 1.35 (t, 3H, CH3),4.30(c, 2H, CH2), 6.1 (d, 1H, NH), 5.95(d, 1H, CH), 7,45-8,01(m, 5H, Ar-CO),7,25-7,5(m, 5H, Ar-CH), 6,65-7,85 (m,4H, Ar-p-CO2C2H5).

1,2-difenil-2-N-(4-sulfamoilfenil)-aminoetanona (4-N-desil-p-sulfani-lamida)

T.f. = 197-98 oC .21,22

IR(ν,cm-1): 3 370(NH), 1 677(C=O).EM(m/e): 366(M+), 350 (M+- NH2),

301, 261(M+- 105, pico base ), 181(261-SO2NH2), 156, 105, 77, 65, 51.

RMN1H(δ,ppm): 7,13(s, 2H,SO2NH2), 6,9(d, 1H, NH), 6,5(d, 1H,CH), 8,13-7,5(m, 5H, Ar-CO), 7,2-7,5(m, 5H, Ar-CH), 6,87-7,62(m, 4H,Ar-p-SO2NH2).

CONCLUSIONES

Es posible obtener 1,2-difenil-2N-fenilaminocetonas bajo irradia-ción de microondas en ausencia dedisolventes y catalizador, especial-mente, para aquellas reacciones enque se empleen aminas poco vo-látiles o aquellas en que las mez-clas de reacción no experimentendescomposición a temperaturaselevadas.

El empleo de catalizador resultamuy conveniente, especialmenteen el caso de la reacción con aminaspoco reactivas.

En unos pocos segundos y con ungran rendimiento, es posible obtenerel producto esperado, cuando el KHSO4/H2O se utiliza como catalizador.

AGRADECIMIENTOS

El autor principal agradece alLaboratorio de Síntesis No Conven-cionales del Centro Nacional de In-vestigaciones Científicas, Ciudad deLa Habana, por las facilidadades da-das para la realización de las expe-riencias correspondientes.

BIBLIOGRAFIA

1. Roth H.I.and Eger K. Arch. Pharm,308, 179, 1975.

2. Anderson W. K., Halat M., and RickA.C., J. Med. Chem., 23, 87, 1980.

3. Bayomi. S.M., Chin J. Chem. Soc.,39, No. 1, 1992.

Tabla 1. Resultados de la síntesis de 1,2-difenil-2N-aril aminocetonas bajo irradiación con microondas en ausencia dedisolventes orgánicos.

RopurG rodazilatacniS OSHK 4 H/ 2O

opmeiTnóiccaered

)nim(

arutarepmeTamixám

(o )C

otneimidneR

)%(

opmeiTnóiccaered

)s(

arutarepmeTamixám

(o )C

otneimidneR

)%(

p HC- 3 7 702 39 62 231 69

H 7 332 09 92 051 39

p lC- 7 062 29 23 391 59

p OC- 2H 7 642 98 03 881 29

OC-o 2H 7 042 58 92 581 98

p OC- 2C2H5 8 062 19 63 741 49

p OS- 2 HN 2 64,3 741 04 03 041 98

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4. Lantos I, Gombatz K., McGuireM.,Pridgen L., Remich J., Shilcrat S.J. Org. Chem., 53, 422, 1988.

5. Molina P., Tarraga A., Lidon M.J.,Synthesis, 8, 635, 1986.

6. Voigt K. J. Prakt. Chem., 34,1, 1886. 7. Cowper R.M., Stevens T. S., J. Chem.

Soc., 347, 1940. 8. Beilstein, 4 Ed., XIV, 104 (395). 9. Fisher L.E. and Muchowski J.M.,

Org. Prep. Proc . , 22 , 399-484,1990.

10. Belzen Round van., Klein Rene A.,Smeets Wilberth J.J., Speak An-thony L., Benedix R., ElsevierCornelis J., Recl. Trav. Chim. Pays-Bas., 115, 257-285, 1996.

11. Alba R., Ballester L. y Casal M.,Revista Cubana de Química, VIII,114, 1996.

12. Calderon O., Armainag C., Memoriasde la IX Conferencia de Química,Universidad de Oriente, Santiago deCuba, junio, 1980.

13. Langa F., De la Cruz P., De la Hoz A.,Diez Barra E., Contemp. Org. Synth.,373, 1997.

14. Loupy A., Petit A., Hamelin J., Texier-Bollet, F., Jacquault P., and Mathé P.,Synthesis, 1213, 1998.

15. Varma R.S., Dahiya R.S., Tetrahe-dron Lett., 34, 2039, 1997.

16. Rechsteiner B., Texier-Boullet F.,Hamelin J., Tetrahedron Lett., 34,5071-5074, 1993.

17. Foucaud A., Bram G. and LoupyA., in P.Lazlo (Ed.). PreparativeChemistry using supported Re-agents, Academic Press, San Die-go, Cal., USA, 317, 1987.

18. Moffat H., J. Chem. Eng. Data, 8,87, 1963.

19. Ber, 41, 4144, 1908.20. Cameron N. and Basterfield S., Trans.

Roy. Soc. Canada, 25 III, 152, 1931.21. Alba R., Alfonso L., Ballester L., Ma-

rrero A., Loupy A., 218th ACS NationalMeeting, New Orleans, La. 22-26August, 1999, EEUU. Synthesis of 1,2-diphenyl-N-phenylaminoethanonesUsing Microwave Irradiation in theAbsence of Solvents.

22. Alba R., Alfonso L., Marrero A.,Ballester L. Procedimiento para lapreparación de α-aminocetonas porirradiación con microondas enausencia de disolventes. OficinaCubana de la Propiedad Industrial.Patente solicituda No. 19/99 de 25 defebrero de 1999.

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