New Strategies for Enantioselective Catalysis of Photochemical Reactions

Abstract

La tesi descriu noves estratègies per implementar reaccions fotoquímiques enantioselectives promogudes per llum visible. La primera part se centra en el desenvolupament de transformacions químiques que depenen de la formació de complexos donadors-acceptors d'electrons (EDA). Específicament, es desenvolupa la perfluoroalquilació fotoquímica enantioselectiva de β-cetoésters intervinguda per enolats quirals. Aquest estudi estableix la capacitat dels enolats quirals, generats mitjançant transferència de fase (PTC), per actuar com a donadors en la formació de complexos fotoactius EDA amb iodurs de perfluoroalquil, alhora que per proporcionar inducció asimètrica en la generació de centres quaternaris estereogènics de perfluoroalquil. La segona part de la tesi detalla una nova estratègia per dissenyar processos organocatalítics asimètrics en cascada. El nou enfoc combina la diferent reactivitat de dos intermedis organocatalítics quirals; la reactivitat de l'estat excitat d'ions imini quirals amb la reactivitat de l'estat fonamental de les enamines. Aquestes reaccions organofotoquímiques en cascada ens condueixen a la formació de ciclopentanols estereoquímicament densos, compostos als quals no es pot accedir per altres mètodes, amb elevats rendiments i excel·lents selectivitats. Les excel·lents selectivitats observades s'originen mitjançant un mecanisme d'amplificació asimètrica, que es deu a un procés de resolució cinètica operatiu en la segona etapa del procés en cascada

La tesis describe novedosas estrategias para implementar reacciones fotoquímicas enantioselectivas promovidas por luz visible. La primera parte se centra en el desarrollo de transformaciones químicas que dependen de la formación de complejos dadores-aceptores de electrones (EDA). Específicamente, se desarrolla la perfluoroalquilación fotoquímica enantioselectiva de β-cetoésteres mediada por enolatos quirales. Este estudio establece la capacidad de los enolatos quirales, generados mediante transferencia de fase (PTC), para actuar como dadores en la formación de complejos fotoactivos EDA con yoduros de perfluoroalquilo, a la vez que para proporcionar inducción asimétrica en la generación de centros cuaternarios estereogénicos de perfluoroalquilo. La segunda parte de la tesis detalla una nueva estrategia para diseñar procesos organocatalíticos asimétricos en cascada. El nuevo enfoque combina la distinta reactividad de dos intermedios organocatalíticos quirales; la reactividad del estado excitado de iones iminio quirales con la reactividad del estado fundamental de las enaminas. Estas reacciones organofotoquímicas en cascada nos conducen a la formación de ciclopentanoles estereoquímicamente densos, compuestos a los que no se puede acceder por otros métodos, con elevados rendimientos y excelentes selectividades. Las excelentes selectividades observadas se originan mediante un mecanismo de amplificación asimétrica, que se debe a un proceso de resolución cinética operativo en la segunda etapa del proceso en cascada

The thesis describes novel strategies to implement enantioselective photochemical reactions promoted by visible light. The first part focuses on the development of chemical transformations that rely on the formation of electron-donor acceptor (EDA) complexes. Specifically, the enantioselective photochemical perfluoroalkylation of β-ketoesters mediated by a chiral enolate was developed. This study established the ability of chiral enolates, generated under phase transfer (PTC) conditions, to act as suitable donors in the formation of photoactive EDA complexes with perfluoroalkyl iodides, while providing effective asymmetric induction in the generation of quaternary perfluoroalkyl stereogenic centers. The second part of the thesis details a new strategy to design organocatalytic asymmetric cascade processes. The new approach combines the distinct reactivity of two chiral organocatalytic intermediates, namely the excited-state reactivity of chiral iminium ions with the ground-state reactivity of enamines. The photochemical organo-cascade reaction leads to stereochemically dense cyclopentanols with high yields and excellent selectivity, compounds that cannot be accessed by other methods. The observed excellent selectivity originated by an asymmetric amplification mechanism, which is due to a kinetic resolution process operative in the second step of the cascade process.