Intermolecular Pauson-Khad reactionstudy of the regioselectivity, photochemistry of the adducts and synthetic applications

Abstract

En la PKR intermolecular quan l’alquí és terminal, la regioselectivitat és fàcil de determinar i només dóna un regioisòmer amb el substituent en a de l’adducte. Però, els resultats de la regioselectivitat son difícilment previsibles quan s’utilitzen alquins interns, i s’obtenen unes mescles de a i ß regioisòmers en proporcions variables. El primer objectiu d’aquesta tesi va ser l’estudi de la regioselectivitat de la PKR intermolecular amb una varietat d’ alquins interns, dissimètrics i alifàtics amb substituents amb diferents propietats electròniques per un lloc i per altre lloc una cadena alifàtica. Es va establir una relació entre els canvis electrònics d'alquins asimètrics i els resultats de la regioselectivitat dels adductes de PKR de manera experimental i computacional. Es va mostrar amb els càlculs de diferències de càrrega NBO dels a-carbonis correlacionen qualitativament bé amb l'experiment. Per tant, en el cas dels substituents que tenen major electronegativitat que el carboni (-I grups), es va observar que els adductes de PK van donar l'isòmer ¿-exo amb alta regioselectivitat. Mentre que el cas dels substituents que tenen menor electronegativitat que el carboni (+I grups), es va observar que els adductes de PK van donar l'isòmer ¿-exo amb alta regioselectivitat. Els càlculs de diferències de càrrega NBO dels a-carbonis i carbonis dels alquins indiquen que la polarització de l’alquí està induïda per el heteroàtom. Per tant, l’efecte del substituent sobre la polarització de l’alquí en ¿-posició dels alquins pot predir el resultat de la regioselectivitat de la PKR només de manera qualitativa. Els resultats van ser publicats al Journal of Organic Chemistry, 2014, 79, 10999-11010. El segon objectiu de la tesi va ser la recerca d’ aplicacions sintètiques dels adductes de la PKR intermolecular. La metodologia va ser aplicada a la síntesi de productes naturals. La reacció de PK intermolecular d'alquins interns va resultar ser la millor metodologia per sintetitzar l’èster metílic de la rac-sarcomicina (medicament contra el càncer) en només 2 passos i un rendiment global de 25%. Una nova via es va plantejar per obtenir l’èster metílic del jasmonat (fragància) mitjançant una reacció de PK intermolecular d'alquins asimètrics o terminals. La primera via utilitza la PKR d'alquí asimètrica on treballant el nostre model per predir la regioselectivitat, es va revelar que el adducte format era l'isòmer oposat al que esperaríem, tot i que la càrrega computacional NBO va correlacionar bé amb el resultat experimental. La segona via és fer amb la reacció de PK d'alquí terminal on amb els nostres resultats preliminars ens va permetre identificar que la reacció de Claisen-Johnson utilitzada com a pas clau podria aplicar-se en la síntesi de l’èster metílic del jasmonat. En el tercer objectiu, es van dur a terme aplicacions sintètics de la reacció de PK intermolecular d'alquins simètrics d’arílics i heterocíclics mitjançant transformacions fotoquímiques. La reacció d’electrociclació dels adductes de PK d'alquins disubstuïts arílics es va poder optimitzada amb bons rendiments i temps de reacció donant un nou accés a derivats de fenantrens torçats quirals resultant de l’impediment estèric dels adductes de PK imposats pel seus substituents. Els resultats van ser publicats en l’European Journal of Organic Chemistry, 2012, 30, 6058-6063. La reactivitat d'alquins heterocíclics com piridil i tiofenil va ser provat sobre la reacció de PK i la reacció fotoquímica. Mentre que el motiu piridilo no va permetre la formació de l’adducte de PK, per primera vegada, el adducte PK del bis(dimetil tiofenil) alquí va donar amb èxit la reacció fotoreversible tot i que la PKR va donar baix rendiment.