Sustainable and cost-effective development of chiral metal-catalysts for C-H and C-X bond forming reactions

Abstract

L’obtenció de compostos enantiomèricament purs ha esdevingut una necessitat que ha conduit a un important progrés en la catàlisi asimètrica, principalment usant compostos organometàl•lics quirals. Entre les diferents estratègies en l’optimització dels catal•litzadors per aconseguir elevades selectivitats i activitats, el disseny i correcta selecció de lligands quirals, modificant-ne les seves propietats és fonamental i la més utilitzada. Que un lligand sigui fàcil de sintetitzar a partir de compostos de partida accessibles i que aquests lligands siguin estables i fàcils de manipular, tenen un elevat interès en la industria. En aquest context, el principal objectiu d’aquesta tesi és la síntesi de diferents famílies de lligands quirals, acomplint els requisits prèviament esmentats, i la seva posterior aplicació a diverses reaccions asimètriques d’elevat interès industrial: hidrogenació d’olefines funcionalitzades i no funcionalitzades catalitzada per Rh i Ir, hidrogenació de cetones catalitzada per Ir, reaccions de substitució al•lílica catalitzades per Pd i reaccions de substitució propargílica catalitzada per Cu. S’han sintetitzat diverses famílies fosfit/fosfinit-tioèter/selenoèter, carbè-tioèter, amino-fosfit/fosfinit/fosfina, i varies famílies de lligands tridentats.

La obtención de compuestos enantioméricamente puros se ha convertido una necesidad que ha conducido a un importante progreso en la catálisis asimétrica, principalmente usando compuestos organometalicos quirales. Entre las diferentes estrategias en la optimización de los catalizadores para conseguir elevadas selectividades y actividades, el diseño y la correcta selección de ligandos quirales, modificando sus propiedades es fundamental y la más utilizada. Que un ligando sea fácil de sintetizar a partir de compuestos de partida accesibles y que estos ligandos sean estables y fáciles de manipular, tienen un elevado interés en la industria. En este contexto, el principal objetivo de esta tesis es la síntesis de distintas familias de ligandos quirales, cumpliendo con los requisitos previamente mencionados, y su posterior aplicación en distintas reacciones asimétricas de alto interés industrial: hidrogenación de alquenos funcionalizados y no funcionalizados catalizados por Rh y Ir, hidrogenación de cetonas catalizada por Ir, reacciones de substitución alílica catalizada por Pd y reacciones de substitución propargílica catalizada por Cu. Se han sintetizado diferentes familias de ligandos Fosfito/fosfinito-tioéter/selenoéter, carbeno-tioéter, amino-fosfito/fosfinito/fosfina, y varias familias de ligandos tridentados.

The obtaining of enantiomerically pure compounds has become a need that led to an important progress in asymmetric catalysis, mainly using organometallic chiral compounds. Among different strategies to optimize catalysts in order to obtain high selectivities and activities, the design and the correct selection of chiral ligands, modifying their properties, is fundamental and the most used strategy. Ligands easy to synthesize from readily accessible starting material and stable and easy to manipulate ligands, have a high interest in the industry. In this context, the main objective of this thesis is the synthesis of different chiral ligand families, according to the previously mentioned requirements, and their application in different asymmetric reactions with high industrial interest: Rh- and Ir-catalyzed hydrogenation of functionalized and minimally functionalized olefins; Ir-catalyzed hydrogenation of simple ketones; Pd-catalyzed asymmetric substitution of allylic acetates and Cu-catalyzed propargylic substitution. There have been synthesized different phosphite/phosphinite-thioether/selenoether, carbene-thioether, amino-phosphite/phosphinite/phosphine and various tridentated ligand families.