Síntesis del ácido 5-(carboximetilamino)isoftálico para la síntesis de un nuevo monoaducto de fullereno C60

Abstract

Desde el descubrimiento del fullereno C60, se han sintetizado diferentes derivados como las fulleropirrolidinas. Estos derivados han tenido aplicación en áreas como fotovoltaica, celdas solares, supramolecular, y sensores. En este trabajo se desarrolló una ruta de síntesis para un nuevo derivado de fullereno a partir del ácido 5-aminoisoftálico (1). Por medio de la esterificación, cianometilación e hidrólisis fue posible obtener el 5-aminoisoftalato de dimetilo (2), el 5-(cianometilamino)isoftalato de dimetilo (3) y el ácido 5-(carboximetilamino)isoftalico (4). Los compuestos 3 y 4 no han sido reportados anteriormente en la literatura. La caracterización de estos compuestos se hizo por medio de RMN 1H y 13C, IR, DRX, Raman, UV-Vis, Fluorescencia, MS/ESI, análisis elemental. Se llevaron a cabo ensayos preliminares de la reacción Prato entre C60, 4 y formaldehído. Luego de evaluar variables como tiempo y temperatura, se formularon dos hipótesis relacionadas con la miscibilidad de las fases en la reacción y con el estado de 4 en forma de clorhidrato. El análisis elemental y termogravimétrico permitieron sustentar la última hipótesis. También se evaluó el potencial de 4 en la química supramolecular para la formación de un compuesto de coordinación con cobalto y en su capacidad gelificante, no prevista hasta el desarrollo de este trabajo. Así, el trabajo es un punto de partida para la investigación de la ruta de una nueva fulleropirrolidina. Este tema es de gran interés por las características de los compuestos nuevos que fueron sintetizados y las variables en torno al desarrollo de la reacción Prato. (Texto tomado de la fuente)

Since the discovery of C60, different derivatives have been synthesized, such as fulleropyrrolidines that are generated through an addition reaction of an azomethine ylide on C60, using an α-amino acid and formaldehyde for the formation of the ylide. These derivatives have applications in areas such as photovoltaics, solar cells, supramolecular, and sensors. In this work, a synthetic route was developed for a new fullerene derivative from 5-aminoisophthalic acid (1). It consisted on ésterification, cyanomethylation and hydrolysis to obtain dimethyl 5-aminoisophthalate (2), dimethyl 5-(cyanomethylamino)isophthalate (3) and 5-(carboxymethylamino)isophthalic acid (4). Compounds 3 and 4 have not been previously reported in the literature. The characterization of these compounds was done by means of 1H and 13C NMR, IR, XRD, Raman, UV-Vis, Fluorescence, MS/ESI, and elemental analysis. Experiments were carried out with 4 for the synthesis of 5, but it was not possible to observe a reaction product. After evaluating variables such as time and temperature, two hypotheses related to the miscibility of the phases in the reaction and to the state of 4 in the hydrochloride form were formulated. The elemental and thermogravimetric analysis allowed to support the last hypothesis. The potential of 4 in supramolecular chemistry for the formation of a coordination compound with cobalt and its gelling capacity, not foreseen until the development of this work, was also evaluated. Thus, the work is a starting point for the investigation of the synthesis route of 5, a broad subject of great interest due to the characteristics of the new compounds that were synthesized and the variables around the development of the Prato reaction.

Desde a descoberta do fulereno C60, diferentes derivados, como as fuleropirrolidinas, foram sintetizados. Esses derivados tiveram aplicações em áreas como energia fotovoltaica, células solares, supramoleculares e sensores. Neste trabalho foi desenvolvida uma rota de síntese para um novo derivado de fulereno do ácido 5-aminoisoftálico (1). Por meio de esterificação, cianometilação e hidrólise foi possível obter 5-aminoisoftalato de dimetila (2), 5-(cianometilamino)isoftalato de dimetila (3) e ácido 5-(carboximetilamino)isoftálico (4). Os compostos 3 e 4 não foram relatados anteriormente na literatura. A caracterização destes compostos foi feita por meio de RMN de 1H e 13C, IR, DRX, Raman, UV-Vis, Fluorescência, MS/ESI, análise elementar. Foram realizados testes preliminares da reação de Prato entre C60,4 e formaldeído. Após avaliação de variáveis ​​como tempo e temperatura, foram formuladas duas hipóteses relacionadas à miscibilidade das fases da reação e ao estado 4 na forma cloridrato. A análise elementar e termogravimétrica permitiu apoiar a última hipótese. Também foi avaliado o potencial do 4 em química supramolecular para a formação de um composto de coordenação com cobalto e sua capacidade gelificante, não prevista até o desenvolvimento deste trabalho. Assim, o trabalho é um ponto de partida para a investigação da rota de uma nova fuleropirrolidina. Este assunto é de grande interesse devido às características dos novos compostos que foram sintetizados e às variáveis ​​que envolvem o desenvolvimento da reação de Prato.