Universitat Rovira i Virgili
Echavarren Pablos, Antonio Maria
2019-12-03
270 p.
Universitat Rovira i Virgili. Departament de Química Física i Inorgànica
Els alquins es troben entre els grups funcionals més versàtils i són presents en una gran varietat de productes naturals, fàrmacs i materials orgànics. Així, l’estudi de noves metodologies per a la síntesi de bulding blocks que contenen acetilè va esdevenir del nostre interès. Entre aquestes, les tècniques d’alquinilació basades en l’activació d’enllaços C-H catalitzada per metalls van ser escollides per a estudi, ja que permeten la derivatització de molècules complexes, fent ús d’un grup funcional per a dirigir la introducció del grup alquí. En aquesta tesi doctoral, s’ha desenvolupat un sistema catalític, basat en catalitzadors de ruteni i rodi, que és capaç de transformar enllaços C(sp2)-H en enllaços C(sp2)-alquí fent ús d’una àmplia gamma de grups funcionals directors, que inclouen grups fenol, àcid carboxílic, èster, cetona, èter, amina, tioèter, sulfòxid, sulfona, carbamat, aldehid i nitro. A continuació, s’han aplicat aquestes reaccions per a la síntesi d’hidrocarburs poliaromàtics (PAH) com ara fluorantens o dibenzopentalens. El mecanisme d’aquestes reaccions d’alquinilació ha estat estudiat experimentalment i computacionalment, provant que l’eficiència d’aquests sistemes catalítics sorgeix de dos passos amb energia d’activació baixa: la inserció del bromo-alquí en un metal·lacicle de ruteni o rodi, seguida de l’eliminació de bromur. Addicionalment, en el cas dels nitrobenzens, s’ha observat un procés electrofílic de rodació C-H. Finalment, s’ha extrapolat aquest sistema catalític a l’alquinilació d’enllaços C(sp3)-H, en aquest cas utilitzant un catalitzador d’iridi i èters d’oxima o heterocicles de nitrogen com a grups directors.
Los alquinos son uno de los grupos funcionales más versátiles en síntesis orgánica, y están presentes en productos naturales, fármacos y materiales orgánicos. Por ello, el desarrollo de nuevos métodos para la síntesis de moléculas que contienen grupos acetileno es de gran interés. Para ello, uno de los métodos más relevantes es la alquinilación C–H directa de moléculas funcionalizadas, utilizando grupos funcionales como elemento director para introducir los alquinos. En esta tesis, hemos desarrollado un sistema catalítico, basado en catalizadores de rutenio y rodio, que permite convertir enlaces C(sp2)–H en enlaces C(sp2)–alquino, empleando una gran variedad de grupos funcionales: fenol, ácido carboxílico, éster, cetona, éter, amina, tioéter, sulfóxido, sulfona, éster de fenol, carbamato, aldehído, y grupo nitro. A continuación, hemos aplicado estas reacciones en la síntesis de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), como fluorantenos extendidos o dibenzopentalenos. El mecanismo de estas alquinilaciones fue estudiado experimental y computacionalmente, mostrando como la eficiencia de estos sistemas catalíticos se debe a dos pasos clave con barreras energéticas bajas: la inserción de bromo-alquinos dando lugar a ruteno- o rodaciclos, seguida de la eliminación de bromuro. En el caso de los nitrobencenos, hemos estudiado un interesante proceso de rodación C–H electrofílica. Finalmente, hemos aplicado este sistema catalítico en la alquinilación de enlaces C(sp3)–H empleando un catalizador de iridio y éteres de oxima o heterociclos nitrogenados como grupos directores.
Alkynes are among the most versatile functional groups and are widely present in natural products, drugs, and organic materials. We became interested in new synthetic approaches towards building blocks containing acetylenes, by direct metal-catalyzed C-H alkynylation of functionalized molecules, using the functional group as handle for the introduction of alkynes. In this thesis, we developed a catalytic system, based on ruthenium and rhodium catalysts, able to convert C(sp2)-H bonds into C(sp2)-alkyne bonds using a broad range of widely used functional groups, such as phenolic -OH, carboxylic acid, ester, ketone, ether, amine, thioether, sulfoxide, sulfone, phenol ester, carbamate, aldehyde and nitro groups. We next applied these reactions in the synthesis of polyaromatic hydrocarbons (PAH) such as extended fluoranthenes and dibenzopentalenes. The mechanisms of these alkynylation reactions were studied both experimentally and computationally, showing that the efficiency of these catalytic systems arises from two low-barrier steps: bromo-alkyne insertion into a ruthena- or rhoda-cycle, followed by bromide elimination. In the case of nitrobenzenes, we also observed an interesting electrophilic C-H rhodation process. We next extended this catalytic system to the alkynylation of C(sp3)-H bonds using an iridium catalyst and oxime ethers or nitrogen heterocycles as directing groups.
Química; Chemistry
547 - Organic chemistry
Ciències
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
