Síntesis de hetero- y carbociclos mediante estrategias catalíticas y estequiométricas en química organometálica./synthesis of hetero- and carbocycles by stoichiometric and catalytic strategies in organometallic chemistry

Resum

La Tesis doctoral aquí recogida puede encuadrarse en el ámbito de la Catálisis Organometálica, específicamente dentro del área de la catálisis homogénea empleando catalizadores carbofílicos de oro (I). Dentro de la misma se recogen y exponen los resultados derivados del estudio realizado para la obtención de diferentes compuestos hetero- y carbocíclicos, tanto mediante aproximaciones estequiométricas como a través de procesos catalizados por complejos de oro. Esta memoria se ha dividido en tres capítulos bien diferenciados atendiendo al tipo de transformación descrita, tal como se expone a continuación. El primer capítulo recoge el estudio de cicloadición formal [3+3] entre alcoxi alquinilcarbenos de Fischer y 4,5-dihidro-1,2,4-oxadiazoles para la síntesis de pirimidin-4(3H)-onas. Dicha transformación ha permitido sintetizar diferentes derivados de estos importantes N-heterociclos de forma totalmente regio- y quimioselectiva, con rendimientos de buenos a moderados y una gran tolerancia a grupos funcionales. Diferentes estudios de Resonancia Magnética Nuclear han permitido sugerir posibles rutas mecanísticas y descartar otras, si bien han resultado ser no concluyentes. Cabe también destacar que este proceso representa el primer ejemplo de una reacción de cicloadición [3+3] en la que participan 4,5-dihidro-1,2,4-oxadiazoles. En el segundo capítulo se describe una reacción de cicloaromatización de ésteres "push-pull" 2,4-dien-6-inocarboxílicos con topología inusual [0,5], catalizada por complejos de oro (I). En este estudio se encontraron condiciones para la obtención de 2-alcoxibenzoatos 6-sustituidos de forma altamente eficiente y regioselectiva en su mayoría, representando así una mejora y extensión del mismo proceso ya descrito para los correspondientes ácidos carboxílicos. Asimismo, se realizaron cálculos computacionales DFT para racionalizar aquellos ejemplos en los que se obtuvieron mezclas de productos de cicloaromatización-[0,5] como [1,6]. Desafortunadamente, las pequeñas diferencias energéticas observadas no permitieron llegar a una explicación satisfactoria. En el tercer capítulo se encuentran los resultados logrados en el desarrollo de una reacción de cicloadición [4+2] intermolecular entre ésteres 2,4-dien-6-inocarboxílicos push-pull e inamidas, constituyendo una reacción de tipo tetradehidro-Diels-Alder (TDDA). Esta metodología permitió acceder a derivados de anilinas tetrasustituidos con rendimientos excelentes y completa regioselectiva. Además, se llevaron a cabo cálculos computacionales DFT para apoyar el mecanismo propuesto por el que transcurre esta transformación. The doctoral thesis collected here can be framed within the field of Organometallic Catalysis, specifically within the area of homogeneous catalysis using gold (I) carbophilic catalysts. Herein are presented and discussed the results derived from the study carried out to obtain different hetero- and carbocyclic compounds, both through stoichiometric approaches and catalytic processes using gold complexes. This thesis is divided into three distinct chapters according to the type of transformation described, as outlined below. The first chapter presents the study of a formal [3+3]-cycloaddition between alkoxy alkynyl Fischer carbenes and 4,5-dihydro-1,2,4-oxadiazoles for the synthesis of pyrimidin-4(3H)-ones. This transformation has allowed the synthesis of various derivatives of these important N-heterocycles in a completely regio- and chemoselective manner, with yields ranging from good to moderate and a high tolerance to functional groups. Different Nuclear Magnetic Resonance studies have suggested possible mechanistic pathways while ruling out others, although they have not been conclusive. It is also worth noting that this process represents the first example of a [3+3]-cycloaddition reaction involving 4,5-dihydro-1,2,4-oxadiazoles. The second chapter describes an atypical [0,5]-cycloaromatization reaction of "push-pull" 2,4-dien-6-ynoic acid esters, catalysed by gold (I) complexes. In this study, conditions were found for the efficient and regioselective synthesis of 6-substituted 2-alkoxybenzoates, representing an improvement and extension of the previously described process for the corresponding carboxylic acids. Additionally, computational DFT calculations were performed to rationalize cases where mixtures of [0,5]- and [1,6]-cyclization products were obtained. Unfortunately, the small energy differences observed did not allow for a satisfactory explanation. The third chapter presents the results achieved in the development of an intermolecular [4+2]-cycloaddition reaction between push-pull 2,4-dien-6-ynoic acid esters and ynamides, constituting a tetradehydro-Diels-Alder (TDDA) type reaction. This methodology allowed access to tetrasubstituted aniline derivatives with excellent yields and complete regioselectivity. Computational DFT calculations were also carried out to support the proposed mechanism for this transformation.