Aplicación de complejos quirales de sales lantánidas en reacciones Aza-Henry catalíticas enantioselectivas

Abstract

[spa] Esta tesis doctoral, que lleva por título “Aplicación de Complejos Quirales de Sales Lantánidas en Reacciones Aza-Henry Catalíticas Enantioselectivas”, se encuentra enmarcada dentro del campo de la química orgánica sintética; más concretamente en el ámbito de la catálisis asimétrica (o enantioselectiva). En cuanto a la estructuración de la misma, los tres primeros capítulos sirven como introducción, para situar los estudios que se pretenden llevar a cabo; el Capítulo 4 marca los objetivos iniciales de la investigación realizada; y en los Capítulos 5, 6 y 7 encontramos el cuerpo, propiamente dicho, de esta tesis; con la pormenorización de las experiencias realizadas, su obtimización, los resultados finales obtenidos, su análisis, conclusiones, aspectos que han podido quedar pendientes (de un análisis más exhaustivo o experiencias posteriores), y posibles perspectivas para el futuro (si fuera el caso). Conceptualmente hablando, los dos temas principales bajo los que se focalizan los estudios presentados en este escrito son dos: Primeramente, la caracterización definitiva de las propiedades estructurales y también catalíticas, (en las reacciones nitroaldólicas asimétricas reportadas con anterioridad), de los complejos de sales lantánidas obtenidos por nuestro grupo de investigación. Esta fue una tarea extensa y laboriosa, en la que participaron varios investigadores de nuestro grupo (yo entre ellos), y también de otros grupos extranjeros. Para ello se hizo uso de distintas técnicas de análisis y estudios computacionales. Este tema lo encontramos en el Capítulo 5 de esta tesis. Y segundo, la utilización de estos mismos complejos descritos para llevar a cabo la reacción aza-Henry (o nitro-Mannich) enantiocatalítica, de adición de nitrometano sobre aldiminas; un tipo de química, que aun habiendo sido reportada con anterioridad por otros autores, resultaba interesante examinar aquí, pues representaba la posibilidad de ampliar el horizonte de aplicación de nuestros catalizadores lantánidos. Esta labor ha sido desempeñada en exclusiva por mí, y los resultados finales optimizados pueden localizarse en el Capítulo 6. En relación directa con este tema, se introducen también en el Capítulo 7 las experiencias llevadas a cabo con unos nuevos sustratos aldimina Nfuncionalizadas; no reportados previamente en la bibliografía, y cuya utilización es por tanto novedosa. Estos, aun no proporcionando unos resultados verdaderamente favorables en cuanto al estudio inicial prioritario, (de la química aza-Henry con nuestros catalizadores), sí presentan un potencial importante con respecto al tipo de productos finales obtenidos; y también por lo que se refiere a las perspectivas para su aplicación en otros tipos de reacciones sintéticas interesantes; (ya sea en su variante enantioselectiva o racémica). La preparación de estos nuevos compuestos, y los estudios llevados a cabo con ellos, ha sido una labor desarrollada también por mí, (y se encuentra debidamente recogida en el Capítulo 7, como ya se ha indicado).

[cat] Aquesta tesi doctoral, que porta per títol “Aplicació de Complexos Quirals de Sals Lantànides en Reaccions Aza-Henry Catalítiques Enantioselectives”, es troba emmarcada dins del camp de la química orgànica sintètica; més concretament a l'àmbit de la catàlisi asimètrica (o enantioselectiva). Pel que fa a l'estructuració de la mateixa, els tres primers capítols serveixen com a introducció, per situar els estudis que es pretenen dur a terme; el Capítol 4 marca els objectius inicials de la investigació realitzada; i als Capítols 5, 6 i 7 trobem el cos, pròpiament dit, d'aquesta tesi; amb l’explicació al detall de les experiències realitzades, la seva optimització, els resultats finals obtinguts, el seu anàlisi, conclusions, aspectes que han pogut quedar pendents (d'una anàlisi més exhaustiva o experiències posteriors), i possibles perspectives per al futur (si fos el cas). Conceptualment parlant, els dos temes principals sota els quals es focalitzen els estudis presentats en aquest escrit són dos: Primerament, la caracterització definitiva de les propietats estructurals i també catalítiques, (en les reaccions nitroaldóliques asimètriques reportades amb anterioritat), dels complexos de sals lantànides obtinguts pel nostre grup de recerca. Aquesta va ser una tasca extensa i laboriosa, on van participar diversos investigadors del nostre grup (jo entre ells), i també de grups estrangers. Per dur-la a terme es van fer ús de diferents tècniques d'anàlisi i estudis computacionals. Aquest tema el trobem al Capítol 5 d'aquesta tesi. I segon, la utilització d'aquests mateixos complexos descrits per dur a terme la reacció aza-Henry (o nitro-Mannich) enantiocatalítica, d'addició de nitrometà sobre aldimines; un tipus de química, que tot i haver estat reportada amb anterioritat per altres autors, resultava interessant examinar aquí, ja que representava la possibilitat d'ampliar l'horitzó d'aplicació dels nostres catalitzadors lantànids. Aquesta tasca ha estat exercida en exclusiva per mi, i els resultats finals optimitzats poden localitzar-se al Capítol 6. En relació directa amb aquest tema, s'introdueixen també al Capítol 7 les experiències dutes a terme amb uns nous substrats aldimina N-funcionalitzades; no reportats prèviament a la bibliografia, i per tant de nova utilització. Aquests, tot i no proporcionant uns resultats veritablement favorables pel que fa a l'estudi inicial prioritari, (de la química

aza-Henry amb els nostres catalitzadors), sí presenten un potencial important respecte del tipus de productes finals obtinguts; i també pel que es refereix a les seves perspectives d'aplicació en altres tipus de reaccions de síntesi interessants, (ja sigui en la seva variant enantioselectiva o racèmica). La preparació d'aquests nous compostos, i els estudis duts a terme amb ells, ha estat una tasca desenvolupada també per mi, (i es troba degudament recollida al Capítol 7, com ja s'ha indicat).

[eng] This doctoral thesis, entitled “The Use of Chiral Complexes of Lanthanide Salts in Enantiocatalytic Aza-Henry Reactions” is framed within the field of synthetic organic chemistry; more specifically on the context of asymmetric (or enantioselective) catalysis. As for the structure of the dissertation, the first three chapters are aimed to present a general introduction to focus our studies. The Chapter 4 sets the main objectives of the research; and Chapters 5, 6 and 7 are the core of this thesis: in these sections we detail the experiments carried out, optimizations, final results, analysis, conclusions, the possible aspects that could be pending for a more thorough examinations, and the possible prospects for the future (if applicable). From the conceptual point of view two main themes are discussed: The first is the definitive characterization of the structure for the lanthanide complexes salts obtained by our research group; and also the examination of the reaction mechanism for the previously reported asymmetric nitroaldol reactions. This was a long and laborious task, in which several researchers of our group were involved, myself among them, as well as researchers from foreign groups. To do this we used different analytical techniques and computational studies. These topics are found in Chapter 5 of this thesis. The second theme, is about the use of the same described complexes, to carry out the enantiocatalytic aza-Henry (or nitro-Mannich) reaction for the nitromethane addition to aldimines. Even though this type of chemistry it has been reported previously by other authors, it was interesting to examine here, because it could represent a good chance to enhance the implementation of our lanthanide catalysts. This work has been performed exclusively by me, and the optimized final results may be found in Chapter 6. In direct relation to this issue, the experiments conducted with a previously unreported new type of N-functionalized aldimine substrates, are also introduced in Chapter 7. These compounds, while not providing a truly favourable results in terms of the main study's area of investigation, (that is the aza-Henry reaction with our catalysts), can provide us with interesting products. Moreover these species could be also used in the future to perform another type of attractive reactions, either in the racemic or enantioselective

mode. (The preparation of the new N-functionalized aldimines and the discussed studies with these, in Chapter 7, were developed also by me).