Diseño y aplicaciones de nuevas familias de carbenos N-heterocíclicos quirales

Abstract

La presente Tesis Doctoral ha sido diseñada y ejecutada con el objetivo fundamental de desarrollar aplicaciones de interés en el campo de la catálisis enantioselectiva. En concreto, se han desarrollado nuevas familias de carbenos N-heterocíclicos estables, h aciendo especial énfasis en el estudio de la posibilidad de introducción de quiralidad basada en la presencia de grupos N-dialquilamino o de cadenas alquílicas con grupos tioéter como sustituyentes de uno o varios átomos de nitrógeno. A modo de introducción, se recogen generalidades acerca de los carbenos N-heterocíclicos, describiendo más concretamente la naturaleza, estructura y estabilidad de los mismos, así como su reactividad y aplicaciones en catálisis enantioselectiva. En este contexto, se presentan antecedentes bibliográficos sobre la diversidad estructural de este tipo de carbenos. A continuación se muestran los resultados obtenidos, que se han estructurado en los siguientes apartados:En el apartado I.2 se describen los resultados conseguidos en el desarrollo de nuevas sales de triazolio quirales a partir de de hidracinas enantiopuras, y su utilización como precursores de nuevos carbenos N-heterocíclicos. Se describe así la síntesis de nuevos ligandos con estructura de 4-dialquilamino-1,2,4-triazol-5-ilidenos con sustituyentes alifáticos, aromáticos y alquílicos funcionalizados (ligandos heterobidentados C/S) en C-1. Además, se ha procedido a la formación de sus complejos de Rh(I) [Rh(CNH)Cl(COD)] y a la determinación de la capacidad donadora en los derivados [Rh(CNH)Cl(CO)2]. En general, los sustituyentes unidos al N-1 tienen escasa influencia sobre las propiedades electrónicas del carbeno resultante, excepto en el caso de los ligandos mixtos CNH(triazol)/S(tioéter), en los que se observa una disminución de la capacidad donadora.En el apartado I.3 se recoge la síntesis de novedosos complejos de Ag(I), que contienen ligandos mixtos basados en estructuras carbénicas quirales tioéter/carbeno N-heterocíclico/tioéter (RS/CNH/SR), así como su aplicación en reacciones de cicloadición 1,3-dipolares enantioselectivas entre iluros azometínicos derivados de imino glicinatos y alquenos deficientes en electrones. De esta manera se han obtenido las correspondientes pirrolidinas con elevados rendimientos, completa diastereoselectividad endo y enantioselectividades que alcanzan hasta el 80%. Es de destacar que esta reacción constituye la primera aplicación de carbenos N-heterocíclicos de plata (que por otra parte se emplean con frecuencia como intermedios sintéticos en la preparación de carbenos N-heterocíclicos de otros metales de transición) en catálisis enantioselectiva.En el apartado I.4 se describe la síntesis de una nueva familia de sales de 2-fenil[1,2,4]triazo[4,3-a/f]piridinio aquirales, así como la formación de sus correspondientes complejos metálicos. Si se compara la capacidad donadora de los correspondientes triazopiridin-3-ilidenos con la de los derivados de triazol-5-ilidenos, se puede observar un aumento de la misma, provocada por el efecto de anulación del heterociclo. Por otro lado, se presentan aproximaciones a la versión quiral de esta nueva familia.En el capítulo II se recogen los resultados obtenidos en la estancia realizada en los laboratorios del Profesor Steven V. Ley. En él, siguiendo un novedoso método de aplicación de irradiación microondas bajo flujo, se describe una eficiente síntesis de 5 amino-4-cianopirazoles, así como de los productos derivados de su dimerización, lo que permite acceder a 4-aminopirazolpirimidinas de potencial utilidad. Este sistema de flujo ha permitido el aislamiento de estos productos con excelente pureza, sin necesidad de tradicionales “work-up” o procedimientos de purificación cromatográfica.