Carboxylic acids as directing groups for intramolecular catalytic oxidation of unactivated C(sp3)-H bonds with bioinspired catalysts

Abstract

In this thesis we developed a protocol for the intramolecular oxidation of prochiral secondary C-H bonds in which carboxylic acids, acting as directing groups for the oxidant species, promoted a highly site-selective and lactone product chemoselective oxidation. The versatility and general applicability of the reaction is witnessed by the successful oxidation of 25 substrates involved in this study, of note, even at strong primary C-H bonds.Rational catalyst design and judicious choice of the substrates enabled the first example of non-enzymatic, chiral C(sp3)-O bond-forming catalytic reaction from an unactivated C-H bond. Rationally designed experiments unveiled the single contribution of reagents and solvents to the reaction efficiency. Interestingly, isotopic labelling experiments bring to light a carboxylate rebound pathway, unprecedented in the mechanistic landscape of Fe and Mn bioinspired oxidations

En esta tesis hemos desarrollado un protocolo para la oxidación intramolecular de enlaces C-H secundarios proquirales en los que los ácidos carboxílicos, actuando como grupos directores para las especies oxidantes, promovieron una oxidación quimioselectiva altamente selectiva de sitio y producto de lactona. La versatilidad y aplicabilidad general de la reacción es atestiguada por la oxidación exitosa de mas de 50 sustratos involucrados en este estudio, y es de destacar, incluso la oxidación de enlaces C-H primarios fuertes. El diseño racional del catalizador y la elección juiciosa de los sustratos permitieron descubrir el primer ejemplo de reacción catalítica formadora de enlaces C(sp3)-O quiral, no enzimática.Experimentos diseñados racionalmente revelaron la contribución singular de los reactivos y solventes en la eficiencia de la reacción. Los experimentos de marcaje isotópico sacan a la luz un mecanismo de rebote del grupo carboxilato, sin precedentes en el panorama mecanístico de oxidaciones bioinspiradas de Fe y Mn