Borata Alkene Intermediates for Selective C-C Coupling Reactions

Abstract

La unitat borata alquè representen carbanions α-monoborilo estabilitzats, fonamentals per a certes reaccions. Mètodes sintètics avançats i tècniques de caracterització han millorat la nostra comprensió de les seves propietats. Aquesta tesi explora les diverses aplicacions de les espècies borata alquè, permetent la producció de nous compostos.

El Capítol 2 explora l'activació de complexos de Cu(I) del 1,1,1',1'-tetrapinacolboriletà, generant espècies de coure α-borilalquil per a alquilació alílica. L'estructura del 1,1,1',1'-tetrapinacolboriletà es revela mitjançant difracció de raigs X. Es descriuen les condicions de reacció perquè les espècies de coure α-borilalquil reaccionin amb bromurs d'alil, produint alquilacions alíliques mono mitjançant mecanisme SN2'. A més, els sistemes de homoalil triboronat experimenten ciclització intramolecular catalitzada per Cu, favoreixent el trans-diastereoisòmer.

El Capítol 3 revela l'addició nucleofílica regioselectiva de grups C(sp3) estèricament impedits a alquens 1,1-arioboril, estabilitzant intermediaris borata-alquè. Es logra l'atrapament electrofílic d'espècies carbanióniques α-boril amb electròfils C(sp3) a temperatura ambient, sense catalitzadors metàl·lics ni iniciadors de radicals. Aquesta reacció multicomponent forma carbonis tetrasubstituïts, produint èsters bòrics terciaris convertibles en alcohols terciaris nous. Els substrats quirals resulten en ratios diastereoisomèrics moderats. Estudis espectroscòpics de RMN de 11B confirmen la importància dels intermediaris borata-alquè, recolzant el mecanisme SN2.

El Capítol 4 explora la síntesi d'alquens i diens trisubstituïts i tetrasubstituïts mitjançant un muntatge tricomponent intermolecular utilitzant alquenilborans com a substrat. Es demostra que els intermediaris borata-alquè reaccionen amb grups carbonil en cetones i aldehids, produint alquens i diens. A més, en compostos α,β-insaturats no impedits, es realitza una 1,4-addició electrofílica selectiva, generant nous centres de carboni tetrasubstituïts.

La unidad borata alqueno representa a carbaniones α-monoborilo estabilizados, fundamentales para ciertas reacciones. Métodos sintéticos avanzados y técnicas de caracterización han mejorado nuestra comprensión de sus propiedades. Esta tesis explora las diversas aplicaciones de las especies borata alqueno, permitiendo la producción de nuevos compuestos

El Capítulo 2 explora la activación de complejos de Cu(I) del 1,1,1',1'-tetrapinacolboriletano, generando especies de cobre α-borilalquil para alquilación alílica. La estructura del 1,1,1',1'-tetrapinacolboriletano se revela mediante difracción de rayos X. Se describen las condiciones de reacción para que las especies de cobre α-borilalquil reaccionen con bromuros de alilo, produciendo alquilaciones alílicas mono mediante mecanismo SN2'. Además, los sistemas de homoalilo triboronato experimentan ciclización intramolecular catalizada por Cu, favoreciendo el trans-diastereoisómero.

El Capítulo 3 revela la adición nucleofílica regioselectiva de grupos C(sp3) estéricamente impedidos a alquenos 1,1-arioborilo, estabilizando intermediarios borata-alqueno. Se logra el atrapamiento electrofílico de especies carbaniónicas α-boril con electrófilos C(sp3) a temperatura ambiente, sin catalizadores metálicos ni iniciadores de radicales. Esta reacción multicomponente forma carbones tetrasustituidos, produciendo ésteres borónicos terciarios convertibles en alcoholes terciarios novedosos. Los sustratos quirales resultan en ratios diastereoisoméricos moderados. Estudios espectroscópicos de RMN de 11B confirman la importancia de los intermediarios borata-alqueno, respaldando el mecanismo SN2.

El Capítulo 4 explora la síntesis de alquenos y dienos trisustituidos y tetrasustituidos mediante un montaje tricomponente intermolecular utilizando alquenilboranos como sustrato. Se demuestra que los intermediarios borata-alqueno reaccionan con grupos carbonilo en cetonas y aldehídos, produciendo alquenos y dienos. Además, en compuestos α,β-insaturados no impedidos, se realiza una 1,4-adición electrofílica selectiva, generando nuevos centros de carbono tetrasustituidos.

The borata-alkene unit represents stabilized α-monoboryl carbanions, pivotal for new reactions. Advanced synthetic methods and characterization techniques have enhanced our understanding of their properties. This thesis explores the diverse applications of borata-alkene species, enabling the production of novel compounds.

Chapter 2 explores Cu(I) complex activation of 1,1,1',1'-tetrapinacolborylethane, yielding α-borylalkyl copper species for allylic alkylation. The structure of 1,1,1',1'-tetrapinacolborylethane is revealed via X-ray diffraction. Reaction conditions are outlined for α-borylalkyl copper species reacting with allyl bromides, yielding mono allylic alkylations via SN2' mechanism. Additionally, homoallyl triboronate systems undergo Cu-catalyzed intramolecular cyclization, favoring trans-diastereoisomer.

Chapter 3 unveils regioselective nucleophilic addition of sterically hindered C(sp3) to 1,1-arylboryl alkenes, stabilizing borata-alkene intermediates. Electrophilic trapping of α-boryl carbanionic species with C(sp3) electrophiles is achieved at room temperature, without metal catalysts or radical initiators. This multicomponent reaction forms tetrasubstituted carbons, yielding tertiary boronic esters convertible to novel tertiary alcohols. Chiral substrates result in moderate diastereoisomeric ratios. 11B NMR spectroscopic studies confirm the significance of borata-alkene intermediates, supporting SN2 mechanism.

Chapter 4 outlines the exploration of this intermolecular three-component assembly using alkenylboranes as substrate to show that borata-alkene intermediates can react with carbonyl functional groups to synthesize tri- and tetrasubstituted alkenes and dienes. When the borata-alkene interacts with ketones and aldehydes, the resulting α-arylboryl enolates evolve through B-O elimination to generate tri or tetrasubstituted alkenes and dienes, via Boron Wittig sequence. When unhindered α,β-unsaturated carbonyl compounds react with the borata-alkenes, the electrophilic trapping is chemoselectively performed through 1,4-addition generating new tetrasubstituted carbon centers.