Nuevas perspectivas en procesos organocatalizados promovidos por enlace de hidrógeno

Resumen

La presente Tesis Doctoral se encuadra en los campos de la Organocatálisis y la Química Supramolecular. En ella, de manera general, se ha llevado a cabo una búsqueda de nuevos sistemas organocatalíticos cuya actividad se basa en el establecimiento de interacciones de enlace hidrógeno. En el primer Capítulo se investiga en profundidad el modo de acción de un sistema catalítico prolina/sal de guanidinio, empleado con éxito en trabajos anteriores. Como modelo se adopta la reacción aldólica cruzada entre α,α-dicloroacetona y aldehídos aromáticos, para dar lugar a las correspondientes α,α-dicloro-β-hidroxicetonas. Haciendo un uso extensivo de experimentos 2D RMN, particularmente DOSY, se ha puesto de manifiesto cómo la prolina y la sal de guanidinio forman agregados supramoleculares de diferente tamaño, asociados por enlace de hidrógeno, cuyo papel es determinante en el curso de la reacción. De este modo, y por primera vez, se ha esclarecido el papel que juegan tanto el aminoácido como el aditivo en este tipo de transformaciones. Los resultados de este trabajo se encuentran recogidos en un artículo: Eur. J. Org. Chem. 2019, 188–198. En el segundo Capítulo se propone el diseño, síntesis y evaluación de nuevos organocatalizadores asimétricos de naturaleza esteroidea. La propuesta está motivada por la eficiencia de estos derivados en procesos de reconocimiento molecular. Llevando esta idea original a buen término, se ha convertido, por primera vez, el ácido cólico en un receptor con capacidad para llevar a cabo la adición asimétrica de malonato de dimetilo sobre nitroestirenos en el interior de su cavidad. Los correspondientes productos de reacción se obtienen con elevado exceso enantiomérico. Además, se ha demostrado el mecanismo mediante el que opera este catalizador, a través de cálculos mecanocúanticos y experimentos de RMN. Los resultados de este trabajo han sido publicados en Org. Lett. 2019, 21, 3994–3997. Teniendo en cuenta el limitado volumen de la cavidad esteroidea, en el Capítulo tercero se plantea el estudio de la reacción de inserción de CO2 en epóxidos. Se trata de sustratos pequeños capaces de anclarse en el seno de los organocatalizadores desarrollados anteriormente. Haciendo uso de estos esteroides, se ha puesto a punto una metodología exitosa que permite obtener carbonatos cíclicos con elevados rendimientos y bajo condiciones experimentales suaves y benignas. El sistema catalítico usado puede ser reciclado y reutilizado. De esta manera, se ha confirmado la versatilidad de las estructuras derivadas del ácido cólico como organocatalizadores. Los resultados obtenidos se encuentran en proceso de publicación. Por último, en el cuarto Capítulo se implementa la reacción de inserción de CO2 en epóxidos terminales promovida por una bis-amina esteroidea y TBAI, que ofrece resultados excelentes. Hasta el momento, las funciones amina habían sido señaladas como inhábiles para este tipo de transformación. Esta controversia nos ha motivado a llevar a cabo un estudio exhaustivo del modo en que opera nuestro esteroide. Así, se ha podido establecer cómo éste, que realmente es un pre-catalizador, se transforma in situ, en el curso de la reacción, en la especie catalítica activa, caracterizada como un ácido bis-carbámico. Los resultados de este trabajo de investigación se encuentran recogidos en Org. Lett. 2020, 22, 6988–6992.