1,4-Dihydropyridines as Versatile Reagents in Photochemical Carbon-Carbon Bond-Forming Processes

Abstract

Les transformacions fotoquímiques es basen en la capacitat de molècules o catalitzadors orgànics d’absorbir llum i arribar als estats electrònicament excitats. Atès que les propietats físiques i químiques de les molècules en estat excitat difereixen significativament de l'estat fonamental, la química intervinguda per la llum pot oferir nous patrons interessants de reactivitat que no estan disponibles amb l'activació tèrmica. L’objectiu principal d’aquests estudis de doctorat va ser implementar estratègies fotoquímiques adequades per desenvolupar transformacions sintètiques útils no assolibles mitjançant processos tèrmics ja coneguts. En particular, he pogut investigar i explotar la capacitat única de les 4-substit-1,4-dihidropiridines (DHPs) per formar radicals de carboni centrats en condicions suaus. En el primer projecte (capítol III), es van utilitzar 4-alquil-1,4-dihidropiridines (alquil-DHPs) com a precursors del radical alquil en l'alquilació enantioselectiva d’enals desencadenada per l'excitació amb llum visible de sals d’iminium quirals generades in situ. En la segona part d’aquests estudis de doctorat (analitzats al capítol IV), es van emprar 4-carbamoil-1,4-dihidropiridines (carbamoil-DHP) com a font de radicals de carbamoil i es van aplicar en reaccions d’acoblament creuat de radicals catalitzats amb níquel per a la síntesi d’una àmplia gamma de (hetero) aril amides.

Las reacciones fotoquímicas se basan en la capacidad de moléculas orgánicas o catalizadores para absorber luz y alcanzar a un estado electrónicamente excitado. Dado que tanto las propiedades químicas como físicas de las moléculas en su estado excitado se diferencian de aquellas en su estado fundamental, la fotoquímica puede ofrecer acceso a interesante nueva reactividad no disponible por la vía térmica. El principal objetivo de esta tesis doctoral fue la implementación de estrategias fotoquímicas para el desarrollo de reacciones sintéticamente útiles no accesibles mediante el empleo de métodos térmicos ya establecidos. En particular, la investigación y explotación de la capacidad única de las 1,4-dihidropiridinas-4-substituidas (DHPs) para formar radicales de tipo carbono usando condiciones suaves. En el primer proyecto, 1,4-dihidropiridinas-4-alquilo (DHP-alquilo) se emplearon como precursores de radicales para la alquilación enantioselectiva de enales desencadenada por excitación mediante luz visible de una sal de iminio quiral formada in situ. En la segunda parte de la tesis doctoral (desarrollada en el capítulo 4), 1,4-dihidropiridinas-4-carbamoil (DHP-carbamoil) fueron empleadas como fuente de radicales de tipo carbamoil y aplicadas en reacciones de acoplamiento de radicales catalizadas por niquel para la síntesis de un amplio rango de (hetero)aril amidas.

Photochemical transformations rely on the ability of organic molecules or catalysts to absorb light and reach the electronically excited states. Since the chemical and physical properties of excited-state molecules significantly differ from the ground state, light-mediated chemistry can offer interesting new reactivity patterns that are unavailable under thermal activation. The main objective of this doctoral studies was to implement photochemical strategies suitable for developing useful synthetic transformations not achievable using established thermal approaches. In particular, I investigated and exploited the unique ability of 4-substituted-1,4-dihydropyridines (DHPs) to form carbon-centered radicals under mild conditions. In the first project (Chapter III), 4-alkyl-1,4-dihydropyridines (alkyl-DHPs) were employed as alkyl radical precursors in the enantioselective alkylation of enals triggered by the visible-light excitation of in situ generated chiral iminium salts. In the second part of the doctoral studies (discussed in Chapter IV), 4-carbamoyl-1,4-dihydropyridines (carbamoyl-DHP) were employed as carbamoyl radical sources and applied in nickel-catalyzed radical cross-coupling reactions for the synthesis of a wide range of (hetero)aryl amides.