Synthesis of potentially bioactive Diels-Alder 5-HydroxymethylFurfural adducts

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017In the past years, we have come to experience some negative effects of long term world reliance on fossil derived production. The effects on the environment are extensive and observable and, on top of this, chaotic oil market prices have been causing great concern. In the current context, pressure to develop new methods of production derived from renewable sources has extended to all areas of big industry. Chemical Industry is no exception. The majority of carbon based starting molecules are still obtained from fossil feedstock, but now we have been experiencing the increase of new ways for production for these starting materials, leading to a greener chemistry. Here is where 5-hidroxymethylfurfural (5-HMF) comes in to picture. This molecule has been known for some time, but only recently was achieved a reliable, efficient method for production that allows us to consider 5-HMF as a promising starting molecule in synthesis. 5-HMF comprises a furan ring, a structure that has been studied as a substrate for a type of synthetic useful reaction: the inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) reaction. In order to explore the reactivity of 5-HMF type structures in IEDDA, we devised a small compound family composed of several HMF derivatives, acting as dienes, and then tested the formation of DA adducts using 2,3-dihydrofuran (DHF) as dienophile. We optimized some of the reactions leading to the small family of substrates, screening parameters such as solvent used and reaction time. Although the isolation of most of the final adducts was not achieved, the reactivity was observed and can be improved in order to be applied to biological systems, with possible applications in areas such as click chemistry.Nos últimos tempos tem-se vindo a assistir ao impacte negativo da dependência global de meios de produção em fontes fósseis. Os efeitos deste uso prolongado no Ambiente são extensos e inegáveis. As fontes fósseis escasseiam e o têm afectado os mercados internacionais. Neste contexto actual, todas as grandes industrias, incluindo a industria química, têm vindo a ser pressionadas para abandonarem meios de produção que assentam em fontes fósseis, e a desenvolverem novos métodos que se baseiem em fontes de carbono renováveis. 5-hidrometilfurfural (5-HMF) é uma molécula obtida através da desidratação da frutose e já há algum tempo que tem vindo a ser estudada como reagente em processos sintéticos. Contudo só há relativamente pouco tempo foi desenvolvido um método de produção eficiente desta molécula, capaz de rendimentos ao nível industrial. Olhando para a sua estrutura molecular podemos encontrar um anel furano, capaz de diversos tipos de reactividade, incluindo um de particular interesse sintético: formação de novas ligações C – C através de reação de Diels-Alder (DA). Criou-se então uma biblioteca de compostos derivados do 5-HMF, reagindo como dienos, e a sua rectividade foi testada, usando 2,3-dihidrofurano (2,3-DHF) como dienófilo. Apesar dos aductos finais da reação não terem sido isolados com sucesso, o conceito foi provado, abrindo portas para que este tipo de reactividade seja mais bem estudada e explorada, podendo possivelmente ser aplicada a sistemas biológicos e tendo por isso interesse na área das ciências farmacêuticas