Organocatalizadores quirales bifuncionales en adiciones conjugadas y reacciones aldólicas enantioselectivas

Abstract

En la presente memoria se describe la síntesis y aplicación de diversos organocatalizadores quirales bifuncionales en adiciones conjugadas y reacciones aldólicas. En el Capítulo I se presentan los resultados obtenidos en la adición Michael de cetonas a ß-nitroestirenos y en la reacción aldólica inter- e intramolecular empleando como organocatalizadores prolinamidas y prolinatioamidas que activan el nucleófilo mediante la formación de una enamina quiral. La primera parte del Capítulo I recoge la síntesis de L-prolinamidas derivadas de 1,2-aminoalcoholes o aminas quirales y el estudio de su actividad catalítica en la adición conjugada de cetonas a ß-nitroestirenos. El catalizador óptimo (20% molar), derivado de L-prolina y (1S,2R)-cis-1-amino-2-indanol, se ha empleado en disolventes polares apróticos (NMP) y en presencia de ácido 4-nitrobenzoico como cocatalizador (20% molar) en la síntesis de diversas γ-nitrocetonas ópticamente activas dando lugar a excesos enantioméricos de hasta un 81%. Además, se estudia la recuperación del catalizador del medio de reacción. También se detalla el estudio llevado a cabo sobre el mecanismo de reacción incluyendo experimentos de ESI-MS, el estudio de los efectos no lineales y los cálculos computacionales para los posibles estados de transición del proceso. En la segunda parte del Capítulo I se presenta la preparación de prolinatioamidas derivadas de (1S,2R)-cis-1-amino-2-indanol y (R)- o (S)-aminoindano. Asimismo, se compara su actividad catalítica con la de las prolinamidas correspondientes en la reacción aldólica inter- e intramolecular. Además se describe la utilidad de la L-prolinatioamida derivada de (R)-aminoindano como organocatalizador (5% molar) en la reacción aldólica intermolecular de cetonas cíclicas y lineales con aldehídos aromáticos en ausencia de disolvente orgánico y en presencia de agua, obteniéndose hasta un 98% de ee. También se estudia la reciclabilidad del organocatalizador para ambas condiciones de reacción. En esta parte también se describe la eficiencia del mismo organocatalizador (5% molar) en la reacción aldólica intramolecular llevada a cabo en ausencia de disolvente orgánico para preparar la cetona insaturada de Wieland-Miescher y derivados, con excesos enantioméricos de hasta un 88%. En el Capítulo II se describen los resultados obtenidos en la adición conjugada de compuestos 1,3-dicarbonílicos a nitroolefinas organocatalizada por derivados quirales de 2-aminobencimidazol que activan los sustratos mediante formación de enlaces de hidrógeno. Además, se describe la utilidad del catalizador (5-10% molar) derivado de (1R,2R)-ciclohexano-1,2-diamina y 2-clorobencimidazol en la adición 1,4 enantioselectiva (hasta un 96% ee) de malonatos, 1,3-dionas y ß-cetoésteres a distintas nitroolefinas en tolueno y en presencia del ácido trifluoroacético como cocatalizador (5-10% molar). Como en el capítulo anterior, se investiga la recuperación del catalizador y, mediante cálculos computacionales, se describen los estudios sobre los posibles modos de activación de los reactivos por parte del sistema catalítico y el origen de la selectividad en el proceso.