Understanding iodine (I/III) catalysis: From racemic to enantioselective transformations

Abstract

En aquesta tesi es descriuen avenços recents en el camp de la catàlisi de iode (I/III). En concret s'usa aquesta química per a la formació de nous enllaços C-N, en busca d'alternatives verdes a les existents per a la formació d'1,2-diamines racèmiques i enantiopures. Aquests compostos són rellevants pel seu rol biològic i en l'àmbit de la química orgànica i farmacèutica. Recentment, la química de iode hipervalent i la catàlisi de iode (I/III) s'han proposat com a una via adequada per tal d'aconseguir aquest tipus de diamines. En primer lloc, es va desenvolupar una nova reacció de diaminació catalítica i racèmica, que va permetre la diaminació d'estirens en bon rendiment de forma pràctica i sense l'ús estequiomètric de reactius de iode hipervalent. Es van poder incorporar amb èxit bismesilamida i bistosilamida com a nucleòfils per a la diaminació. En segon lloc, es van escalar les síntesi per als pre-catalitzadors de iode Ishihara-Muñiz. Durant aquest escalat es va detectar la formació d'una forma meso- del pre-catalitzador. Quan es va poder evitar la formació d'aquesta espècie, es van obtenir les diamines amb l'excés enantiomèric més alt que mai s'ha descrit en la diaminació emprant química de iode hipervalent.

la meitat de carbonis quirals que els seus antecessors va demostrar bons rendiments en la reacció de diaminació. En el cas dels excessos enantiomèrics de les diamines, es va mantenir la major part de l'enantiodiferenciació que els catalitzadors amb simetria C2 eren capaç d'induir a les diamines finals. En esta tesis se describen avances recientes en el campo de la catálisis de yodo (I/III). En concreto se usa esta química para la formación de nuevos enlaces C-N, en busca de alternativas verdes a las existentes para la formación de 1,2-diaminas racémicas y enantiopuras. Estos compuestos son relevantes por su rol biológico y en el ámbito de la química orgánica y farmacéutica. Recientemente, la química de yodo hipervalente y la catálisis de yodo (I/III) se han propuesto como una vía adecuada para conseguir este tipo de diaminas. En primer lugar, se desarrolló una nueva reacción de diaminación catalítica y racémica, que permitió la diaminación de estirenos en buen rendimiento de forma práctica y sin el uso estequiométrico de reactivos de yodo hipervalente. Se pudieron incorporar con éxito bismesilamidas y bistosilamidas como nucleófilos para la diaminación. En segundo lugar, se escalaron las síntesis para los pre-catalizadores de yodo Ishihara-Muñiz. Durante este escalado se detectó la formación de una forma meso- del pre-catalizador. Cuando se pudo evitar la formación de esta especie, se obtuvieron las diaminas con el exceso enantiomérico más alto jamás descrito en la diaminación empleando química de yodo hipervalente.

mitad de carbonos quirales que sus antecesores demostró buenos rendimientos en la reacción de diaminación. En el caso de los excesos enantioméricos de las diaminas, se mantuvo la mayor parte de la enantiodiferenciación que los catalizadores con simetría C2 eran capaces de inducir en las diaminas finales. In this thesis are described recent advances in the field of iodine (I/III) catalysis. In particular, this chemistry is used for the formation of new C-N bonds, in search of greener alternatives to the existent methodologies for the formation of racemic and enantiopure 1,2-diamines. These compounds are relevant for their biological role and in the fields of organic and pharmaceutical chemistry. Recently, the chemistry of hypervalent iodine (III) and iodine (I/III) catalysis have been proposed as adequate ways for the formation of diamines. Initially, a new racemic catalytic diamination was developed, which allowed the diamination of styrenes in good yields in a practical way and without the use of stochiometric hypervalent iodine reagents. Bismesylamide and Bistosylamide could be incorporated as nucleophiles for the diamination reaction. Afterwards, a scale-up of the synthesis of Ishihara-Muñiz pre-catalysts was performed. During this upscaling, a meso-form of the pre-catalyst for the diamination reaction was detected. When the formation of this species could be avoided, the diamines were obtained in the highest ever reported ee using hypervalent iodine chemistry.