Síntesis de Aminas Propargílicas, Indolizinas y Chalconas Catalizadas por Nanopartículas de Cobre Soportadas

Resumen

Las nanopartículas de metales de transición han surgido en los últimos años como una nueva familia de catalizadores capaces de promover eficientemente una gran variedad de reacciones de interés en síntesis orgánica1 debido a las características que poseen, en muchos casos los requisitos que hoy en día demanda la llamada Catálisis Verde,2 y especialmente una elevada relación superficie/volumen.3 La síntesis de nanopartículas por reducción de sales metálicas con metales alcalinos activados ha sido ampliamente desarrollada en esta última década en el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Alicante.4 Estas nanopartículas de diferentes metales se han utilizado en diferentes reacciones de interés en química orgánica tanto en suspensión,4d,5 como soportadas sobre soportes inorgánicos.6 Por lo expuesto anteriormente, en la presente tesis se propuso como objetivo la preparación y caracterización de nanopartículas de cobre soportadas sobre diferentes materiales inorgánicos, y su aplicación como catalizadores en distintas reacciones multicomponente. En primer lugar se abordó la síntesis multicomponente de aminas propargílicas a partir de aldehídos, aminas y alquinos terminales. Se prepararon nanopartículas de cobre sobre diferentes soportes inorgánicos, a partir de litio metálico y un areno (como agente de transferencia electrónica), y se probaron en una reacción modelo, con el fin de optimizar las condiciones de reacción y de reutilizar el catalizador. Las condiciones de reacción optimizadas se utilizaron para la generación de una amplia variedad de aminas propargílicas partiendo de distintos sustratos. Se llevaron a cabo estudios mecanísticos, utilizando para ello diversos tipos de test y reacciones de marcaje isotópico. También se estudió la reacción con cetonas en lugar de con aldehídos. Después se estudió la síntesis multicomponente de indolizinas a partir de derivados de piridin-2-carbaldehído, aminas y alquinos terminales. En este caso se siguió una metodología similar a la anterior, se optimizó el catalizador y las condiciones de reacción tratando de conseguir un proceso lo más eficiente posible. Variando el derivado de piridin-2-carbaldehído, amina y alquino, se prepararon una serie de indolizinas con diferentes sustituyentes. Igualmente, se estudió la reactividad de las indolizinas preparadas en este trabajo. Se comenzó por la transformación de indolizinas en indolizidinas a través de métodos de reducción, incluyendo la hidrogenación catalítica homogénea y heterogénea, y la transferencia de hidrógeno. Se obtuvieron diferentes indolizidinas con excesos diastereoméricos a partir de la hidrogenación catalítica en ácido acético de las indolizinas y utilizando PtO2 como catalizador. También se estudió la reactividad de la indolizina en distintos medios ácidos y básicos, obteniendo en esta parte un procedimiento muy novedoso de transformación de indolizinas 1,3-disustituidas en indolizinas 1,3,7-trisustituidas de mayor complejidad estructural que, por su elevada conjugación, absorben radiación en el espectro visible. Por último se llevó a cabo la síntesis de chalconas a partir de alquinos terminales y aldehídos utilizando como catalizador nanopartículas de cobre soportadas. Al igual que en las síntesis anteriores se optimizaron las condiciones de reacción y se obtuvieron diferentes chalconas, heterocíclicas y no heterocíclicas, con modestos rendimientos y estereoquímica E. Se llevaron a cabo diferentes experimentos para estudiar el mecanismo de reacción. Los catalizadores basados en nanopartículas de cobre soportadas sobre diferentes soportes fueron efectivos para la síntesis de diferentes aminas propargílicas, indolizinas y chalconas, en diferentes condiciones de reacción. Además, se obtuvieron indolizidinas e indolizinas trisustituídas a partir de algunas indolizinas obtenidas en este estudio.