Stereoselective Transformations of Vinyl Cyclic Carbonates and Applications in Natural Product Synthesis

Abstract

Trobar noves estratègies per a forjar enllaços carboni-carboni s'ha tornat fonamental per a sintetitzar molècules complexes de manera ràpida i eficient. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és idear nous mètodes catalítics i estereoselectius per a la construcció d'aquests enllaços carboni-carboni utilitzant vinil carbonats cíclics per a construir molècules més elaborades amb potencial aplicació per a la síntesi de productes naturals i farmacèutics. Es presenta una al·lilació de nitroalcans catalitzada per pal·ladi altament (Z)-selectiva, que s'utilitza per a examinar la síntesi de productes naturals de indolizidina i quinolizidina biològicament actius. A més, s'introdueix un enfocament combinat per a l’al·lilació d'aldehids que utilitza la combinació de cobalt i catàlisi fotoredox. Els resultats experimentals d'aquesta tesi mostren com els vinil carbonats cíclics poden reaccionar eficaçment sota la influència d'un catalitzador de metall de transició per a forjar enllaços carboni-carboni estratègics que permetin la síntesi d'estructures i productes naturals més elaborats. L'abast d'aquest treball probablement ajudarà a revitalitzar l'ús d'aquestes molècules en campanyes sintètiques més modernes i en el desenvolupament de nous mètodes.

Encontrar nuevas estrategias para forjar enlaces carbono-carbono se ha vuelto fundamental para sintetizar moléculas complejas de forma rápida y eficiente. El objetivo de esta tesis doctoral es idear nuevos métodos catalíticos y estereoselectivos para la construcción de dichos enlaces carbono-carbono utilizando vinil carbonatos cíclicos para construir moléculas más elaboradas con potencial aplicación para la síntesis de productos naturales y farmacéuticos. Se presenta una alilación de nitroalcanos catalizada por paladio altamente (Z)-selectiva, que se utiliza para examinar la síntesis de productos naturales de indolizidina y quinolizidina biológicamente activos. Además, se introduce un enfoque combinado para la alilación de aldehídos que utiliza la combinación de cobalto y catálisis fotoredox. Los resultados experimentales de esta tesis muestran cómo los vinil carbonatos cíclicos pueden reaccionar eficazmente bajo la influencia de un catalizador de metal de transición para forjar enlaces carbono-carbono estratégicos que permitan la síntesis de estructuras y productos naturales más elaborados. El alcance de este trabajo probablemente ayudará a revitalizar el uso de estas moléculas en campañas sintéticas más modernas y en el desarrollo de nuevos métodos.

Finding new strategies to forge carbon-carbon bonds has become fundamental to synthesize complex molecules rapidly and efficiently. The aim of this doctoral thesis is to devise novel catalytic and stereoselective methods for the construction of such carbon-carbon bonds using vinyl cyclic carbonates to build more elaborate molecules with potential application for the synthesis of natural products and pharmaceuticals. A highly (Z)-selective palladiumcatalyzed allylation of nitroalkanes is presented, which is utilized to examine the synthesis of biologically active indolizidine and quinolizidine natural products. In addition, a combined approach towards the allylation of aldehydes merging cobalt and photoredox catalysis is introduced. The combined experimental results from this thesis showcase how vinyl cyclic carbonates can be effectively reacted under the influence of a transition metal catalyst to forge strategic carbon-carbon bonds that allow the synthesis of more elaborated motifs and natural products. The extent of this work will likely help revitalize the use of such scaffolds in more modern synthetic campaigns and method development.