Understanding C-H oxidation and amination reactions performed by late first-row transition metals: trapping high-valent metal-O/N species

Abstract

The transformation of C-H bonds into C-O/N bonds is a process of interest in organic synthesis, but controlling the reactivity and selectivity among the multiple C-H bonds existing in most molecules is a challenging task. Traditional methodologies usually rely on the use of stoichiometric reagents that generate important amounts of toxic waste and relatively harsh reaction conditions are required. An alternative to these traditional methods is the use of catalysts, which enable the performance of these transformations under mild conditions, with improved selectivities and using less hazardous reagents. However, finding good catalysts inevitably means that intimate details about the reaction mechanism need to be unraveled. One key issue to further develop more effective catalysts is to understand the mechanism. Thus, this doctoral dissertation is focused on obtaining mechanistic insight into these transformations by trapping the active species that is the high-valent metal-oxygen/nitrogen species based on late first-row transition metals

La transformació d'enllaços C-H en enllaços C-N/O és un procés interessant en síntesi orgànica, però encara és un repte controlar la reactivitat i selectivitat entre els diferents enllaços C-H presents en les molècules. Les metodologies tradicionals solen estar basades en l'ús de reactius en quantitats estequiomètriques, generant importants quantitats de residus tòxics, i en condicions de reacció agressives. Una alternativa és l'ús de catalitzadors, els quals permeten dur a terme aquestes transformacions en condicions de reacció més suaus, millorant les selectivitats, i utilitzant reactius menys perillosos. No obstant, trobar nous catalitzadors implica conèixer en detall el mecanisme de les reaccions. Per això, aquesta tesi té com a objectiu estudiar els mecanismes d’aquestes transformacions a través de la detecció i estudi de les espècies actives, corresponents a compostos metall-oxigen o metall-nitrogen en alt estat d’oxidació basats en metalls de la primera sèrie de transició