Nuevos complejos metálicos con ligandos hidrófilos de tipo bipiridina, carbeno n-heterocíclico y fosfina para el desarrollo de transformaciones catalíticas en medio acuoso

Resumen

En la presente Tesis Doctoral se describe el diseño de nuevos complejos metálicos con ligandos hidrófilos y su aplicación como catalizadores en diferentes transformaciones orgánicas que transcurren en medio acuoso. Así, en el Capítulo 1 se aborda la adición conjugada de ácidos arilborónicos a compuestos carbonílicos alfa,beta-insaturados en medio acuoso promovida por complejos de paladio(II) con ligandos 2,2'-bipiridina funcionalizados con grupos hidrófilos. Entre los diferentes precatalizadores de Pd(II) empleados, el complejo cis-[PdCl2(3,3'-dihidroxi-2,2'-bipiridina)] ha resultado ser el más activo y selectivo en el proceso de adición conjugada, promoviendo dicha transformación con buenos rendimientos y en condiciones de reacción generalmente suaves. Se ha observado que durante la reacción catalítica se forman nanopartículas de paladio elemental activas en el proceso. Dichas nanoparticulas pueden estabilizarse en presencia del surfactante dodecilsulfato sódico, permitiendo así su reciclaje durante varios ciclos catalíticos consecutivos. En el Capítulo 2 se estudia la formación catalítica de enol-lactonas en medio acuoso por cicloisomerización de ácidos gamma-alquinoicos y bispropargílicos. Para promover dichos procesos de ciclación se han empleado como catalizadores nuevos complejos de oro(I) y oro(III) hidrosolubles que contienen ligandos carbeno N-heterocíclicos (NHC) hidrófilos. Todos los complejos preparados han mostrado una alta actividad y selectividad en la reacción catalítica objeto de estudio, así como la capacidad de ser reciclados, no observándose procesos secundarios de hidratación de los sustratos/productos al emplear como medio de reacción una mezcla bifásica tolueno/agua. En el Capítulo 3 se presenta la hidratación de nitrilos en amidas en agua promovida por complejos de rodio(I) de fórmula general [RhCl(COD)(PR3)] (COD = 1,5-ciclooctadieno) y complejos de rutenio(IV) de fórmula general [RuCl2(h3:h3-C10H16)(PR2OH)] (C10H16 = 2,7-dimetilocta-2,6-dien-1,8-diilo). En cuanto a los derivados de Rh(I) se refiere, se ha observado que el complejo [RhCl(COD){P(NMe2)3}] es el más activo de todos los ensayados, siendo particularmente reactivo frente a sustratos heteroaromáticos y heteroalífáticos. Por otro lado, y en relación con los complejos de Ru(IV), hemos encontrado que el derivado [RuCl2(h3:h3-C10H16)(PMe2OH)] es el catalizador homogéneo de rutenio más activo descrito hasta la fecha en agua, siendo capaz de operar empleando cargas de metal bajas (1 mol%) y en condiciones de reacción suaves (60°C). Asimismo, dicho derivado es capaz de hidratar, a temperatura ambiente, sustratos tan problemáticos como son las cianhidrinas.