Publicação
PHOTOCATALYTIC METHODS FOR THE SYNTHESIS OF INDOLE DERIVATIVES
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais | |
| dc.contributor.advisor | Vale, João | |
| dc.contributor.advisor | Branco, Paula | |
| dc.contributor.author | Vilela, Gonçalo Higino | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-26T11:15:14Z | |
| dc.date.available | 2026-03-26T11:15:14Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-30 | |
| dc.description.abstract | The indole moiety is one of the most extensively studied heterocycles in organic chem- istry due to its prevalence in natural products, pharmaceuticals, agrochemicals, and a wide range of bioactive compounds. Despite this, traditional methods for the synthesis of indoles, such as the Fischer, Bartoli, and Leimgruber-Batcho reactions as well as many other estab- lished approaches, suffer from major drawbacks, including the need for harsh conditions, the use of expensive, toxic, and difficult-to-handle reagents, and limited functional group toler- ance. Therefore, the development of more sustainable, efficient, and versatile methodologies for the preparation of these scaffolds remains a key objective in synthetic chemistry. In this work, a novel visible light-mediated strategy was developed for the synthesis of 1,2,3,4-tetrahydrocyclopent[b]indoles starting from furfural, a widely available and easily pro- duced industrial chemical. Furfural can be directly obtained from biomass waste, and its con- version into value-added products has been extensively investigated by our research group. The synthetic route begins with the conversion of furfural into trans-4,5-diamino-cyclo- pent-2-enones (DCPs) via a Nazarov-type electrocyclization. Subsequent catalytic hydrogena- tion and β-amine elimination afford α-enaminones, which serve as key intermediates for the photochemical step. Unpon blue light irradiation and in the presence of 3DPAFIPN photocata- lyst, these α-enaminones undergo oxidative photocyclization, yielding the indole derivatives. The scope study shows consistent isolated yields around 38–53% across diverse substit- uents, while strong electron-withdrawing groups (–CF₃, –CN) give lower yields (20% and 27%) with incomplete conversion. Enaminones with secondary amines did not work under these conditions and attempts to use protection or alkylation to broaden the scope were also unsuc- cessful. Optimization studies evaluated the impact of photocatalyst type, solvent, atmospheric conditions, reaction concentration, and the presence of different additives on reaction perfor- mance. The reaction required molecular oxygen for efficient conversion, as yields decreased significantly under inert atmospheres. Preliminary mechanistic studies combined cyclic voltammetry data with literature elec- tronic potentials, pointing toward energy transfer (EnT) as the most likely pathway. | eng |
| dc.description.abstract | O núcleo indólico é um dos heterociclos mais estudados em química orgânica, dada a sua ampla presença em produtos naturais, fármacos, agroquímicos e outros compostos bioativos. No entanto, os métodos tradicionais para a síntese de indoles, como as reações de Fischer, Bartoli e Leimgruber-Batcho, entre outras, apresentam limitações relevantes, nomeada- mente a necessidade de condições reacionais severas, a utilização de reagentes caros, tóxicos e de difícil manuseamento, bem como uma tolerância restrita a diferentes grupos funcionais. Desta forma, o desenvolvimento de metodologias mais sustentáveis, eficientes e versáteis para a síntese destes núcleos estruturais continua a ser um objetivo central em química sintética. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia mediada por luz visível para a sín- tese de 1,2,3,4-tetrahidrociclopent[b]indoles a partir de furfural, um composto químico industrial amplamente disponível e obtido a partir de resíduos de biomassa. A valorização do furfural para a produção de compostos de valor acrescentado tem sido amplamente investigada pelo nosso grupo. A sequência sintética inicia-se com a conversão do furfural em trans-4,5-diaminociclo-pent-2-enonas (DCPs) através de uma eletrociclização do tipo Nazarov. Uma hidrogenação catalítica subsequente, seguida da β-eliminação de uma unidade amina, leva à formação de α-enaminonas, que constituem os intermediários-chave para a etapa de fotocatálise. Sob irradiação com luz azul e na presença do fotocatalisador 3DPAFIPN, estas α-enaminonas sofrem fotociclização oxidativa, originando derivados indólicos. Os estudos de otimização avaliaram o efeito do fotocatalisador, do solvente, das condições atmosféricas reacionais, da concentração e da presença de aditivos no desempenho do processo. Verificou-se que a reação requer oxigénio molecular para uma conversão eficiente, obtendo-se rendimentos significativamente inferiores em condições inertes. A avaliação da diversidade estrutural (substrate scope) demonstrou rendimentos isolados consistentes entre 38–53% para diversos substituintes no anel aromático, enquanto grupos fortemente eletroatratores (–CF₃, –CN) conduziram a rendimentos mais baixos (20% e 27%) com conversão incompleta. As enaminonas contendo aminas secundárias não sofreram a transformação pretendida, e as tentativas de proteção e de alquilação para contornar esta limitação não foram bem- sucedidas. | por |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/201842 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Indole derivatives | |
| dc.subject | Blue light irradiation | |
| dc.subject | Furfural | |
| dc.subject | Photocatalysis | |
| dc.subject | Photocyclization | |
| dc.subject | 3DPAFIPN | |
| dc.title | PHOTOCATALYTIC METHODS FOR THE SYNTHESIS OF INDOLE DERIVATIVES | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | MASTER'S DEGREE IN BIOORGANIC CHEMISTRY |