Rh-catalyzed carbonylation of disubstituted olefins: asymmetric catalysis, continuous flow and tandem hydroaminomethylation reaction

Abstract

La present tesi doctoral tracta sobre la carbonilació asimètrica d'olefines disubstituïdes. S'hi descriu la importància de les reaccions de carbonilació d'alquens, especialment es detalla els resultats més recents en la hidroformilació asimètrica i hidroaminometilación d'olefines catalitzada per rodi, a més de la importància de la implementació de sistemes en flux continu per a la millora de l'eficiència de processos catalítics. En el capítol 3 es descriu la hidroformilació de norborneno en sistema tancat i en flux continu mitjançant catalitzadors heterogeneizados. Aquests han estat preparats mitjançant la immobilització de catalitzadors de rodi quirals sobre suports de carboni. En el capítol 4 es detalla la hidroaminometilación asimètrica d'acrilats catalitzada per complexos de rodi per a la síntesi de gamma amino èsters quirals. Aquesta investigació constitueix el primer exemple de hidroaminometilación asimètrica d'alquens catalitzada per un únic precursor de rodi. A més es descriuen els resultats obtinguts en l'estudi de la reactivitat del sistema catalític via experiments de ressonància magnètica nuclear d'alta pressió. Finalment, el capítol 5 presenta els resultats obtinguts en la hidroaminometilación regioselectiva d'acrilats catalitzada per complexos de rodi per a la síntesi de beta amino èsters. Es discuteixen les diferents optimitzacions realitzades, així com els diferents efectes observats quan es van usar amines primàries i secundàries

La presente tesis doctoral trata sobre la carbonilación asimétrica de olefinas disustituidas. En ella se describe la importancia de las reacciones de carbonilación de alquenos, en especial se detalla los resultados más recientes en la hidroformilación asimétrica y hidroaminometilación de olefinas catalizada por rodio, además de la importancia de la implementación de sistemas en flujo continuo para la mejora de la eficiencia de procesos catalíticos. En el capítulo 3 se describe la hidroformilación de norborneno en sistema cerrado y en flujo continuo mediante catalizadores heterogeneizados. Estos han sido preparados mediante la immobilización de catalizadores de rodio quirales sobre soportes de carbono. En el capítulo 4 se detalla la hidroaminometilación asimétrica de acrilatos catalizada por complejos de rodio para la síntesis de gamma amino ésteres quirales. Esta investigación constituye el primer ejemplo de hidroaminometilación asimétrica de alquenos catalizada por un único precursor de rodio. Además se describen los resultados obtenidos en el estudio de la reactividad del sistema catalítico vía experimentos de resonancia magnética nuclear de alta presión. Finalmente, el capítulo 5 presenta los resultados obtenidos en la hidroaminometilación regioselectiva de acrilatos catalizada por complejos de rodio para la síntesis de beta amino ésteres. Se discuten las diferentes optimizaciones realizadas, así como los diferentes efectos observados cuando se usaron aminas primarias y secundarias.

The current Ph. D. Thesis deals with the carbonylation of disubstituted olefins. The impact of the alkene carbonylation reactions is stressed; especially the most important results in asymmetric hydroformylation and hydroaminomethylation reported in the literature are described. Furthermore, a description of flow systems and the benefits of its implementation to catalytic processes are detailed. In Chapter 3 the rhodium catalyzed asymmetric hydroformylation of norbornene in batch and under flow conditions using heterogenized catalysts is described. In Chapter 4 it is detailed the rhodium catalyzed asymmetric hydroaminomethylation of acrylates for the efficient synthesis of chiral gamma-aminobutyric esters. This system constitutes the first example of asymmetric hydroaminomethylation of olefins catalyzed by one single rhodium precursor. Furthermore, the results obtained via high pressure NMR in the study of the reactivity of the catalytic systems are described. Finally, the Chapter 5 presents the results obtained in the rhodium catalyzed regioselective hydroaminomethylation of acrylates for the synthesis of beta-amino esters, as well as the different effects observed when primary and secondary amines area applied.