Building up molecular complexity by Ni-catalyzed cross-coupling reactions

Abstract

En línia amb la investigació desenvolupada al nostre grup basada en l’elaboració de noves reaccions d’acoblament creuat, hem decidit centrar la tesis doctoral en l’estudi de la formació de nous enllaços Csp3–Csp3, utilitzant reaccions d’acoblament creuat reductores catalitzades per níquel. Al primer capítol, els nostres esforços es centren en la preparació d’una nova metodologia basada en l’alquilació reductiva de a-haloboronats, utilitzant com a matèria prima olefines no activades. Aquest nou protocol, quimio- i regioselectiu, permet l’incorporació d’un fragment alquílic-boronat a olefines no activades, mitjançant condicions de reacció suaus. Per altra banda, l’ús d’olefines internes permet la formació d’enllaços carboni-carboni en posicions C–H sp3 llunyanes, a través del procés anomenat “chain-walking” catalitzat per níquel. Al segon capítol, continuant amb el nostre interès en reaccions catalitzades per níquel, hem estudiat un mètode catalític d’alquilació desaminativa d’olefines no activades. Aquesta nova metodologia opera sota condicions de reacció suaus i es caracteritza per l’ampli espectre de compostos que poden acoblar-se selectivament. Aquesta tècnica pot tenir aplicació en el context de la derivatització de l’etilè i per la funcionalització de molècules d’alt valor afegit.

En línea con la investigación desarrollada en nuestro grupo basada en la elaboración de reacciones de acoplamiento cruzado, hemos decidido centrar la tesis doctoral en el estudio de la formación de enlaces Csp3–Csp3, usando reacciones de acoplamiento cruzado reductoras catalizadas por níquel. En el primer capitulo, nuestros esfuerzos se centran en la preparación de una nueva metodología basada en la alquilación reductiva de a-haloboronatos usando como materia prima olefinas no activadas. Este protocolo, quimio- y regioselectivo, permite la incorporación de un fragmento alquílico-boronato en olefinas no activadas, y presenta unas condiciones de reacción suaves. Por otro lado, el uso de olefinas internas permite la formación de enlaces carbonocarbono en posiciones C-H sp3 lejanas, a través del proceso llamado “chain-walking”, catalizado por níquel. En el segundo capitulo, siguiendo nuestro interés en reacciones catalizadas por níquel, hemos estudiado un método catalítico de alquilación desaminativa de olefinas no activadas. Esta nueva metodología opera bajo condiciones de reacción suaves y se caracteriza por el amplio espectro de compuestos que pueden acoplarse selectivamente. Esta técnica también puede ser aplicada en el contexto de la derivatización del etileno y para la funcionalización de moléculas de alto valor añadido.

In line with our group research interests on cross-coupling-reactions, we decided to focus this doctoral studies on the development of sp3 C–C bond formation by means of nickel catalyzed reductive-cross-coupling. Our first effort was focused on the development of a reductive alkylation of a-haloboronates with unactivated olefin feedstocks. We have developed a mild, chemo- and site-selective catalytic protocol that allows the incorporation of an alkylboron fragment into unactivated olefins. Moreover, the use of internal olefins enables C C bond-formation at remote sp3 C-H sites via nickel catalyzed chain-walking process. Following up our interest on nickel catalyzed chainwalking events, we reported a site-selective catalytic deaminative alkylation of unactivated olefins. This method operates under mild conditions and is characterized by a wide substrate scope and exquisite site-selectivity profile. Particularly noteworthy is that this technique could be employed in the context of ethylene derivatization and for the late-stage functionalization of complex molecules. Our final efforts for the sp3 C–C bond formation was focused on the development of a regio-selective cross-coupling of three electrophiles by means of nickel/photoredox dual catalysis. We developed a modular, chemo- and regio-selective 1,2-difunctionalization of simple vinyl boronates with readily available organic halides.