Aluminum-Catalyzed Coupling of Carbon Dioxide and Cyclic Ethers

Abstract

La utilització del CO2 com a component químic d’un sol àtom de carboni per a la química orgànica s'ha tornat cada vegada més popular en les últimes dècades. El Capítol 1 ofereix una visió general de les aplicacions més comuns del CO2 i, més concretament, la seva reacció amb epòxids per formar carbonats cíclics. A més, el catalizador de trifenolat d'alumini s'introdueix com un sistema potent per activar epòxids. En el Capítol 2 es detalla un estudi comparatiu exhaustiu sobre la síntesi de 5MCC, on es compara l'activitat de 15 sistemes catalítics binaris diferents en la conversió de diversos epòxids interns i terminals als seus respectius carbonats cíclic. El nostre sistema catalític va resultar ser una opció atractiva en termes d'alta activitat i baix cost de preparació. En el Capítol 3 s'ha desenvolupat la primera metodologia general per a l'acoblament d’oxetans i CO2, formant 6MCC amb alt rendiment i selectivitat. Aquests monòmers són materials d'utilitat per a la síntesi de polímers o com a components base per a la síntesi orgànica. Hem aplicat aquest mètode en la síntesi formal de dos fàrmacs basats en carbamats lineals.

La utilización de CO2 en síntesis orgánica se ha vuelto cada vez más popular en las últimas décadas. El Capítulo 1 ofrece una visión general de las aplicaciones del CO2 y, más específicamente, su reacción con epóxidos para la formación de carbonatos cíclicos. Adicionalmente, se presenta el catalizador de trifenolato de aluminio como un potente sistema de activación de epóxidos. En el Capítulo 2 se presenta un estudio detallado de la síntesis de 5MCC, en el que se compara la actividad de hasta 15 sistemas catalíticos binarios diferentes para la conversión de varios epóxidos terminales e internos los respectivos carbonatos cíclicos. Nuestro sistema catalítico ha demostrado ser una opción atractiva tanto en términos económicos como de actividad. En el Capítulo 3 se ha desarrollado la primera metodología general para el acoplamiento de oxetanos y CO2, formando 6MCCs con alto rendimiento y selectividad. Estos monómeros 6MCCs son materiales de partida útiles para la síntesis de polímeros o como precursores en síntesis orgánica. El método desarrollado se ha aplicado en la síntesis formal de dos productos de interés farmacéutico.

Utilization of carbon dioxide as a C1-building block for organic chemistry has become increasingly popular over the last decades. Chapter 1 provides an overview of the general applications of CO2 and more specifically its reaction with epoxides to form cyclic carbonates. Furthermore, the aluminum triphenolate catalyst is introduced as a potent system to activate epoxides. A detailed comparative study on the synthesis of 5MCCs is reported in Chapter 2, where the activity of 15 different binary catalytic systems is compared in the conversion of several terminal and internal epoxides to their respective cyclic carbonate products. Our catalytic system proved to be an attractive option in terms of high activity and low preparation cost. In Chapter 3 the first general methodology for the coupling of oxetanes and CO2 has been developed, forming 6MCCs with high yield and selectivity. These 6MCCs monomers are useful starting materials for polymer synthesis or as building blocks for organic synthesis. We have applied the developed method in the formal synthesis of two linear carbamate based drug molecules.