Sintesi elettrochimica di lattoni mediata da NHPI a partire da alcol terziari

Lactones are very common molecules. They can be produced by many different sources like plants, fruits, fungi and bacterial. Some of these lactones are famous to be very particular aromas, gamma-decalactone and simil have fruit odor like peaches, coconut and apricot, whereas gamma-metil-nonalactone and derivates present a whisky odor (Fig X). However, the intensity and the type of aromas depend on the stereochemistry and the presence of different substituent in the molecule. Lactones have biological activity so they can be use like anticancer, anti-inflammatory, antimicrobial, antioxidant. these compounds have also pharmacological activity and in fact they are the principal core of many drugs like Citalopram and Talopram. These can be prepared by a intramolecular cyclization between an ester and alcoholic function. In literature there are two important syntheses of lactones. The first is the Yamaguchi lactonization. In this method the carboxylic acid reacts whit Yamaguchi's reagent to obtain an anhydride then the esterification of this with the alcohol gives the lactones. The second one is the Corey-Nicolaou macrolactonization. During the synthesis the carboxylic acid react with the 2-2, bipyridyl disulfide to obtain the thioester, then a proton transfer form reactive species that give the final macrolacton. In the recent years the electrochemical synthesis of lactones has also developed. There are many of this type of synthesis for example the intra-electrocyclization of carboxylic acid using platinum electrode. Some electrosynthesis of lactonization instead occur in presence of redox mediators like NHPI, TEMPO ecc.., this type of reaction is called indirect electrosynthesis.The development of electrochemistry like a method to synthetized lactones born by the necessity to find new sustainable method to produce them. The electrochemistry is today considered like a clean, green, and economical method to obtain many organic molecules. First of all, the electrochemistry gives the opportunity to replace toxic oxidants whit simple electrodes which promote the exchange of electrons. these electrodes are made by different materials depending on the different reaction in which they must be used, furthermore they are stable and reusable. Other advantage of this procedure is that the reaction is safe because the reactive species are formed in situ and the reactions can occurs at room temperature and atmospheric pressure. In the other side the electrochemistry is not totally green because this type of reaction occurs in organic solvent like THF, CH3CN and MeOH and they can't replace with water because the organic compounds aren't soluble. Another reason is that during the reaction are necessary the use of electrolytes and they form waste. In the end, also the indirect electrochemical reaction is not ecofriendly because of the necessity of mediators that they are not recyclable. The indirect electrochemical is a particular type of electrosynthesis because the reaction is promoted by the mediators. The mediators are molecules capable of transfer electron, hydrogen atom and hydride by electrode to substrate to start the reaction.In general, the first traces of electrochemistry date to 1800 with the invention of Volta's Pile, but the first reaction that was made is the Faraday's electrolysis of acetic acid of hydrocarbons. However, many other electrochemical reactions have been studied and the most important are three like Kolbe's decarboxylative dimerization, Simons fluorination and Shono amine oxidation.The purpose of this work is using the electrochemistry to prepare lactone. Previous studies had amply demonstrated the possibility to obtain lactones and fused lactones using electrochemical method. The idea was born by the research of Jensen and coworkers that describe the process of benzylic oxidation by NHPI.

I lattoni sono molecole molto comuni. Possono essere prodotti da molte fonti diverse come piante, frutti, funghi e batteri. Alcuni di questi lattoni sono famosi per essere aromi molto particolari, gamma-decalattone e simil hanno odore di frutta come pesca, cocco e albicocca, mentre gamma-metil-nonalattone e derivati presentano odore di whisky (Fig X). Tuttavia, l'intensità e il tipo di aromi dipendono dalla stereochimica e dalla presenza di diversi sostituenti nella molecola. I lattoni hanno attività biologica quindi possono essere usati come antitumorali, antinfiammatori, antimicrobici, antiossidanti. questi composti hanno anche attività farmacologica ed infatti sono il nucleo principale di molti farmaci come Citalopram e Talopram. Questi possono essere preparati mediante una ciclizzazione intramolecolare tra una funzione estere e una funzione alcolica. In letteratura esistono due importanti sintesi di lattoni. La prima è la lattonizzazione Yamaguchi. In questo metodo l'acido carbossilico reagisce con il reagente di Yamaguchi per ottenere un'anidride poi l'esterificazione di questa con l'alcool dà i lattoni. La seconda è la macrolattonizzazione di Corey-Nicolaou. Durante la sintesi l'acido carbossilico reagisce con il 2-2 bipiridil disolfuro per ottenere il tioestere, quindi un trasferimento di protoni forma specie reattive che danno il macrolattone finale. Negli ultimi anni si è sviluppata anche la sintesi elettrochimica dei lattoni. Esistono molti di questo tipo di sintesi, ad esempio l'intra-elettrociclizzazione dell'acido carbossilico utilizzando un elettrodo di platino. Alcune elettrosintesi di lattonizzazione invece avvengono in presenza di mediatori redox come NHPI, TEMPO ecc.., questo tipo di reazione è chiamata elettrosintesi indiretta. Lo sviluppo dell'elettrochimica come metodo per sintetizzare i lattoni è nato dalla necessità di trovare un nuovo metodo sostenibile per produrli . L'elettrochimica è oggi considerata un metodo pulito, ecologico ed economico per ottenere molte molecole organiche. Innanzitutto l'elettrochimica dà la possibilità di sostituire gli ossidanti tossici con semplici elettrodi che favoriscono lo scambio di elettroni. questi elettrodi sono realizzati con materiali diversi a seconda della diversa reazione in cui devono essere utilizzati, inoltre sono stabili e riutilizzabili. Un altro vantaggio di questa procedura è che la reazione è sicura perché le specie reattive si formano in situ e le reazioni possono avvenire a temperatura ambiente e pressione atmosferica. D'altro canto l'elettrochimica non è del tutto verde perché questo tipo di reazione avviene in solventi organici come THF, CH3CN e MeOH e non possono sostituirsi con acqua perché i composti organici non sono solubili. Un altro motivo è che durante la reazione è necessario l'uso di elettroliti e questi formano rifiuti. Infine, anche la reazione elettrochimica indiretta non è ecologica a causa della necessità di mediatori non riciclabili. L'elettrochimica indiretta è un tipo particolare di elettrosintesi perché la reazione è promossa dai mediatori. I mediatori sono molecole capaci di trasferire elettrone, atomo di idrogeno e idruro tramite elettrodo al substrato per avviare la reazione. In generale, le prime tracce di elettrochimica risalgono al 1800 con l'invenzione della Pila di Volta, ma la prima reazione che venne realizzata è quella di Faraday elettrolisi dell'acido acetico degli idrocarburi. Tuttavia, molte altre reazioni elettrochimiche sono state studiate e le più importanti sono tre come la dimerizzazione decarbossilativa di Kolbe, la fluorurazione di Simons e l'ossidazione dell'ammina Shono. Lo scopo di questo lavoro è utilizzare l'elettrochimica per preparare il lattone. Precedenti studi avevano ampiamente dimostrato la possibilità di ottenere lattoni e lattoni fusi mediante metodo elettrochimico.