HFIP as a metal-free alternative for cyclization and oxidation reactions

Abstract

En la presente tesis se desarrolla el empleo de alcoholes fluorados, en concreto, el hexafluoroisopropano, como disolventes para el desarrollo de metodologías alternativas para las reacciones de oxidación y ciclación. De este modo, en el primer capítulo, síntesis de tetrahidrofuradons substituidos mediante la apertura cíclica de epóxidos con alquenos ricos en electrones promovida por HFIP, se ha desarrollado un método directo para la síntesis de tetrahidrofuranos a través de la adición de alquenos ricos en electrones a epóxidos empleando alcoholes fluorados, en particular el 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP), como disolventes y promotores de la reacción. El procedimiento descrito da lugar a la obtención de nuevos espiro compuestos basados en tetrahidrofuranos, así como derivados de tetrahidrobenzofuranos en rendimientos moderados y bajo condiciones de reacción suaves siendo, de este modo, una metodología medioambientalmente benigna debido a su economía atómica y la disponibilidad de los reactivos. Por otro lado, en el segundo capítulo, oxidación de arenos ricos en electrones empleando sistemas HFIP-UHP, se ha descrito la oxidación directa de arenos ricos en electrones empleando el aducto de urea-peróxido de hidrógeno (UHP) como fuente oxidante y el 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP) como disolvente y promotor de la reacción. Así pues, se obtuvieron una gran variedad de quinonas en rendimientos de moderados a excelentes mediante un proceso de reacción considerado como sostenible, quedando de este modo demostrado que no es necesaria la utilización de metales para dar lugar al proceso oxidativo. Dentro del tercer capítulo, síntesis directa de N,N-formamidas disubstituidas mediante la oxidación de iminas empleando sistemas de HFIP-UHP, se describe la síntesis directa de formamidas N,N-disustituidas mediante la combinación de 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP) como disolvente y el aducto de urea-peróxido de hidrógeno (UHP) como fuente oxidante. Se obtuvieron de este modo una gran variedad de formamidas con unos rendimientos de buenos a excelentes bajo unas condiciones suaves de reacción, siendo también posible su síntesis a través de una secuencia de un paso. Este protocolo medioambientalmente benigno fue aplicado para la síntesis a gran escala de la N,N-difenilformamida. En el capítulo 4, ruptura oxidativa de indoles mediante el empleo de UHP o H2O2 en disolventes polares, se ha llevado a cabo la ruptura oxidativa de indoles, conocida como oxidación de Witkop, mediante el empleo de disolventes polares con una fuente oxidativa como el agua oxigenada o el aducto de urea-peróxido de hidrógeno (UHP). En efecto, el uso del HFIP, de entre los disolventes utilizados, fue seleccionado como el más recomendable para la obtención de las 2-cetoacetanilidas con altos rendimientos. Además de los indoles, este protocolo de reacción se amplió para la ruptura de los derivados de pirrol y furanos. Además, se demostró que dicho procedimiento era factible a mayor escala, pudiendo recuperar y reutilizar el disolvente hasta cuatro ciclos, dando lugar a una metodología sostenible. Finalmente, dentro del último capítulo que encontramos en la tesis, deshidrogenación de compuestos N-heterocíclicos empleando H2O2 y mediada por disolventes polares, se expone una deshidrogenación oxidativa alternativa de compuestos N-heterocíclicos mediada por una fuente oxidativa más verde, como es el agua oxigenada, en combinación con disolventes polares como el HFIP o el agua. Aunque se obtuvieron buenos resultados al emplear el agua como disolvente, se lograron alcanzar rendimientos más altos para los derivados heteroaromáticos cuando se utilizó el HFIP debido a la activación electrofílica del H2O2. Junto con la amplia gama de tetrahidroquinolinas seleccionadas, diferentes compuestos N-heterocíclicos como las tetrahidroisoquinolinas o las indolinas, también se llevaron a estudio obteniendo los correspondientes productos con bajos rendimientos. Además de esto, es importante señalar que le metodología descrita fue también implementada en gran escala, reciclando de este modo el disolvente hasta cinco veces con una ligera erosión en la conversión después de cada ciclo. Con ello, se han desarrollado metodologías alternativas donde se reduce el uso de metales como catalizadores o condiciones extremas de reacción, ya bien sea por las elevadas temperaturas o presiones. Por otro lado, se ha propuesto en todos los capítulos un mecanismo de reacción para cada uno de los procedimientos descritos, así como el reciclaje y reutilización de disolvente, o la síntesis a gran escala, demostrándose la aplicabilidad de los procesos y demostrando la sostenibilidad del proceso.