Catalytic access to (poly)borylated compounds by coupling unsaturated substrates and diboron or methyldiboron reagents

Abstract

Aquesta tesi tracta sobre l'ús d'agents diborans i gem-diborilalcans en catàlisi per tal d'introduir un o més fragments borils a substrats insaturats. Per aquest fi, s'han utilitzat diferents reaccions de borilació en condicions organocatalítiques, activant l’agent borant amb un alcòxid format in situ per la combinació de metanol i base. Aquest és el cas de la substitució arílica de salts de iode hipervalent, on fins i tot en absència de base la reacció procedeix degut a la participació del contraió. La diboració d'alquens és un altre exemple de organocatàlisi però amb la incorporació d’un reactiu diborà no simètric com és el BpinBdan, donant a lloc a productes 1,2-diborats mixtes, essent les dos unitats borils de diferent naturalesa. Finalment, també s’ha treballat la reacció de substitució al•lílica en dos vessants: la organocatalítica , que aplicada en alcohols al•lílics i propargílics utilitzant el B2pin2 com agent diborà, genera compostos al•lilboronats i, forçant les condicions de reacció, també s’han obtingut compostos triborats. En la vessant catalitzada pel coure, la qual potencia la nucleofília del bor, s’ha fet ús tant del reactiu 1,1-diborilmetà com del B2pin2 per addicionar a carbonats vinil cíclics, proporcionant productes homoal•lílics i al•lílics borats, respectivament. S’ha estudiat també la borilació d’halurs arílics impedits estèricament mitjançant catalitzadors de Pd, i s’ha explorat la molècula objecte per vies de caracterització no convencional com l’AFM. En tots els casos, s’han obtingut molècules organoborades de gran interès científic degut a la versatilitat de l’enllaç carboni-bor, com s’ha exemplificat també en aquesta tesi.

Esta tesis trata sobre el uso de agentes diboranos y gem-diborilalcanos en catálisis para introducir uno o más fragmentos borilos a sustratos insaturados. Con este fin, se han utilizado diferentes reacciones de borilación en condiciones organocatalíticas, activando el agente diborano con un alcóxido formado in situ por la combinación de metanol y base. Éste es el caso de la sustitución arílica de sales de iodo hipervalente, donde aún en ausencia de base la reacción tiene lugar debido a la participación del contraión. La diboración de alquenos es otro ejemplo de organocatálisis pero con la incorporación de un reactivo diborano no simétrico como es el BpinBdan, dando lugar a productos 1,2-diborados mixtos, siendo las dos unidades boriles de distinta naturaleza. Finalmente, también se ha trabajado la reacción de sustitución alílica en dos formatos: la organocatalítica, que aplicada en alcoholes alílicos y propargílicos utilizando el B2pin2 como agente de boración, genera compuestos alilboronados y forzando las condiciones de reacción, se han obtenido también compuestos triborados. En el otro formato catalizado por cobre, el cual potencia la nucleofília del boro, se ha hecho uso tanto del reactivo 1,1-diborilmetano como del B2pin2 para adicionar a carbonatos vinil cíclicos proporcionando productos homoalílicos y alílicos borados, respectivamente. También se ha estudiado la borilación de haluros arílicos impedidos estericamente mediante catalizadores de Pd, y se ha explorado la molécula objeto por vías de caracterización no convencional como el AFM. En todos los casos, se han obtenido moléculas organoboradas de gran interés científico debido a la versatilidad del enlace carbono-boro, como se ha ejemplificado también en esta tesis.

This thesis is about the use of diboron and gem-diborylalkane reagents in catalysis in order to introduce one or more boryl fragments to unsaturated substrates. For that reason, different borylation reactions have been employed in organocatalytic conditions, activating the borane reagent with an alkoxide formed in situ by the combination of methanol and base. This is the case of aryl substitution of hypervalent iodionium salts, in which even in the absence of base the reaction takes place due to the participation of counterion. The diboration of alkenes is another example of organocatalysis but with incorporation of a non-symmetrical diboron reagent such as BpinBdan, providing 1,2-diborated products with two different boryl units. Finally, it has been also explored the allylic substitution reaction in two manners: the organocatalytic, that applied to allylic and propargylic alcohols using B2pin2 as diboron reagent generates allylboronate compounds and, using harsher reaction conditions, it could be also obtained triborated compounds. In the other approach a copper catalyst was used to increase the nucleophilic character of boron atom, and employing both 1,1-diborylmethane and B2pin2 reagents to be added to vinyl cyclic carbonates afforded homoallyl and allyl boronate products, respectively. It has been also studied the borylation of sterically encumbered aryl halides through Pd catalysts, and the object molecule has been analyzed by non-conventional characterization methods, such as AFM. In all cases, it has been obtained organoborated molecules with high scientific interest due to the versatility of carbon-boron bond, as it has also been exemplified in this thesis.