Nucleophilic boryl motifs and alpha-borylcarbanions: reactivity and trends

Abstract

En el Capítol 2, coure(I) catalitza la ciclació borilativa de gamma-alquenil aldehids mitjançant una adició quimio- i regioselectiva de Cu-B sobre C=C, seguida d'una reacció intramolecular d'adició de Cu-C sobre C=O. Els productes s'han format amb diastereoselectivitat i un anàlisi computacional ha identificat els punts claus que determinen la quimio- i diastereoselectivitat observada. En el capítol 3, s'estudia la reactivitat dels compostos diborats amb diens 1,3 en un context lliure de metalls de transició. Unicament, l'addició de Na2CO3 sobre bis(pinacolat)diboro, en MeOH, permet la 1,4-hidroboració de 1,3-diens no cíclics i cíclics. La influencia electrònica del sustrat garanteix la hidroboración conjugada 1,4 versus la 1,2. Càlculs DFT mostran que la distribució de la càrrega en l'anió alílic intermedi governa la selectivitat en la 1,4-hidroboració, mentres que la configuració trans del diè determina la preferència pel producte alil-borilat E. En el capítol 4, s'estudia la química dels carbanions alpha-borilats, ja que mostren una gran diversitat i permeten la formació d'enllaços C-C eficients. La deficiència electrònica del centre borilat trisubstituit és responsable de l'estabilizació del carbanió, facilitant la seva formació i modelant la reactivitat. Es descriuen aspectes electrònics de la estructura i tendèncias reactives d'un conjunt ampli d'alpha-boril carbanions. Mitjançant estudis de DFT s'ha determinat un mapa de tendencies sobre la reactivitar nucleòfila dels carbanions alpha-borilats, variant la naturalesa del grup borilo, el número de grups borilo en el carbanió i la naturalesa del catió estabilizant. Aquest mapa de tendencies permet la selecció del sintó apropiat, en funció de la reactivitat objecte d'estudi.

egioselectiva de Cu-B sobre C=C, seguida de una reacción intramolecular de adición de Cu-C sobre C=O. Los productos se han formado con diastereoselectividad y un análisis computacional ha identificado los puntos clave que determinan la quimio- y diastereoselectividad observada. En el Capítulo 3, es estudia la reactividad de los compuestos diborados con 1,3-dienos en un contexto libre de metales de transición. La única adición de Na2CO3 sobre bis(pinacolato)diboro, en MeOH, permite la 1,4-hidroboración de 1,3-dienos no cíclicos y cíclicos. La influencia electrónica del sustrato garantiza la hidroboración conjugada 1,4 versus la 1,2. Cálculos DFT muestran que la distribución de la carga en el anión alílico intermedio gobierna la selectividad en la reacción de 1,4-hidroboración, mientras que la configuración trans del dieno determina la preferencia por el producto alil-borilado E. En el capítulo 4, se estudia la química de los carbaniones alpha-borilados, ya que muestran una gran diversidad y permiten la formación de enlaces C-C eficientes. La deficiencia electrónica del centro borilado trisustituido es responsable de la estabilización del carbanión, facilitando su formación y modelando su reactividad. Se describen aspectos electrónicos de la estructura y tendencias reactivas de un conjunto amplio de alpha-boryl carbanions. Mediante estudios de DFT se ha determinado un mapa de tendencias sobre la reactividad nucleófila de los carbaniones alpha-borilados, variando la naturaleza del grupo borilo, el número de grupos borilo en el carbanión y la naturaleza del catión estabilizante. Este mapa de tendencias permite la selección del sintón apropiado, en función de la reactividad objeto de estudio.

In Chapter 2, copper (I) catalyzes the borylative cyclization of gamma-alkenyl aldehydes through chemo- and regioselective addition of Cu-B to C=C and concomitant intramolecular 1,2-addition of Cu-C on the C=O. The products are formed in an exclusive diastereoselective manner and computational analysis identify the key points for the chemo- and diastereoselectivity observed. In Chapter 3, we study the reactivity of diboron reagents with 1,3-dienes in a transition-metal-free context. The sole addition of Na2CO3 to bis(pinacolato)diboron, in MeOH, allows the 1,4-hydroboration of cyclic and noncyclic 1,3- dienes. The electronic influence on the substrate guarantees the conjugated 1,4-hydroboration versus 1,2-diboration. DFTcalculations show that the distribution of charge in the allylic anion intermediate governs the selectivity toward 1,4- hydroboration, while the favored trans configuration in diene reagents determines the preference for the E allyl boronate products. In Chapter 4, we studied the chemistry of alpha-boryl carbanions since they show a remarkable diversity, and enable efficient C-C bond formation. The electron-deficient, trivalent boron center stabilizes the carbanion facilitating its generation and tunning its reactivity. We describe the electronic structure and the reactivity trends of a large dataset of apha-boryl carbanions. We use DFT-parameters for capturing their electronic and steric properties, computational reactivity towards model substrates, and crystallographic analysis within the Cambridge Structural Dataset. This study maps the reactivity space by systematically varying the nature of the boryl moiety, the substituents of the carbanionic carbon, the number of alpha-boryl motifs, and the metal countercation. Furthermore, we can classify the alpha-boryl alkylidene metal precursors into three classes directly related to their reactivity. This trend map aids the selection of the appropriate reactive synthon depending on the sought reactivity.