Funzionalizzazione di alchinoni mediante reazioni con nitrosoareni

Notevole interesse riveste la preparazione di una classe particolare di molecole a scheletro indolico, ulteriormente condensata con un secondo anello aromatico: i carbazoli.
Il sistema carbazolico è molto utilizzato nella chimica dei coloranti e delle riproduzioni xerografiche. Questi i principali metodi di sintesi:

i) da orto-nitrodifenilammina, in cui l'ultimo passaggio è una reazione elettrociclica termica sull'intermedio derivante dalla eliminazione di azoto dall'1-fenilbenzotriazolo.

ii) da ortonitrodifenile e trialchilfosfiti. La reazione procede via nitrosoderivato e quindi via nitrene, i quali si formano per reazione del nitroderivato con un trialchilfosfito, grazie alla considerevole ossofilia del fosforo che si ossida a trialchilfosafato. Questo tipo di reazione avviene anche in presenza di catalizzatori organometallici che operano in atmosfera riducente di CO.

iii) deidrogenazione di tetraidrocarbazoli. Si può accedere a questo sistema eterociclico anche attraverso la deidrogenazione aromatizzante di tetraidrocarbazoli, i quali si preparano dai corrispondenti cicloesanon-feniidrazoni tramite una indolizzazione secondo Fischer.

Più recentemente metodiche che vedono l'impiego di catalizzatori a base di metalli di transizione hanno permesso di ottenere prodotti a scheletro indolico variamente sostituiti. Di particolare interesse risultano essere le strategie sintetiche con catalizzatori a base di complessi di Pd su 2-vinilaniline, 2-alchinilaniline, 2-alogeno-N-alchenilaniline e 2-alogeno-N-allilaniline. Queste reazioni si avvalgono di processi di cross-coupling che danno luogo alla formazione di un nuovo legame carbonio-carbonio.

Successivamente una reazione di ciclizzazione intramolecolare porta alla formazione dell'anello indolico. La ciclizzazione intramolecolare viene impiegata come processo fondamentale per la sintesi di anelli indolici, ma riveste enorme importanza anche per la sintesi di altri sistemi eterociclici e a tal fine si impiegano precursori di differente natura per generare intermedi reattivi di natura nitrenica estremamente validi. A questo scopo ben si adattano quindi nitroderivati ed azidi aromatiche. In questo ambito risultano particolarmente efficaci reazioni con gruppi nitro e gruppi azido, precursori azotati impiegati a vario titolo per ammirazioni catalizzate da complessi a base di metalli di transizione.

La reazione di deossigenazione di nitro gruppi mediante composti di fosforo trivalente è stata introdotta da Cadogan nel 1962 ed ha mostrato una valenza notevole nella generazione di sistemi intermedi in grado di generare ciclizzazione. La reazione risulta essere favorita dalla buona ossofilia del fosforo. Applicando il processo ai nitrostireni si evince immediatamente come questa via sia risultata un pratico esempio per la sintesi di molecole a scheletro indolico variamente sostituite. Dal punto di vista meccanicistico Sundberg ha dimostrato come il nitroderivato di partenza si trasformi nell'analogo e corrispondente intermedio che presenta un gruppo nitroso libero o coordinato ad un metallo. Studi meccanicistici hanno portato ad ipotizzare la presenza di intermedi di tipo nitrenico elettronpoveri estremamente reattivi ed in grado di dare la reazione di chiusura dell'anello. Non può essere escluso comunque che il processo di ciclizzazione avvenga prima della reazione di completa deossigenazione. In quest'ultimo caso si genereranno N-idrossindoli. Il processo di deossigenazione degli N-idrossindoli può avvenire ancora in presenza di derivati trivalenti del fosforo e quindi al termine della reazione verranno isolati gli indoli come prodotti principali di questo processo.

I risultati evidenziati in presenza di P(OEt)3 sono ottenibili anche in diverse condizioni e cioè mediante l'impiego di complessi a base di metalli di transizione che possono dare luogo alla formazione di intermedi di carattere nitrenico o pseudonitrenico in condizioni più blande e attraverso l'impiego di atmosfere riducenti, come ad esempio avviene con l'utilizzo di ossido di carbonio.