Computational mechanistic studies in gold(i) catalysis and design of new chiral ligands

Resumen

La investigación en catálisis homogénea con oro ha proporcionado una herramienta única para la construcción de moléculas complejas mediante la activación selectiva de alquinos. Sin embargo, la naturaleza de los intermedios de las reacciones de cicloisomerización catalizadas por oro(I) sigue siendo desconcertante. Para entender mejor el mecanismo de estas reacciones, se han llevado a cabo estudios computacionales. Se ha investigado la naturaleza de los ciclopropil carbenos de oro(I) y sus posibles formas canónicas. Un estudio comparativo de los métodos DFT junto con la teoría QTAIM y el análisis NBO confirmaron la presencia de diferentes intermedios en las cicloisomeritzaciones de eninos. En este contexto, también se calculó la formación selectiva de ciclopropanos fusionados en trans mediante una reacción de ciclación en cascada, catalizada por oro(I). Se ha descubierto un sistema catalítico con oro que permite incorporar acetileno gas para formar sistemas complejos. La formación diastereoselectiva de bisciclopropano se ha estudiado computacionalmente. A pesar del éxito alcanzado por el oro(I) en catálisis homogénea, las reacciones enantioselectivas son aún escasas, particularmente las intermoleculares. Por este motivo, se prepararon una serie de nuevos complejos de oro empleando fosfitos quirales y se ensayó su actividad. También, se desarrolló la cicloadición enantioselectiva intermolecular de alquinos y alquenos utilizando complejos dinucleares de oro(I) con fosfinas Josiphos. Nuestros estudios mecanísticos indican que sólo uno de los centros de oro está directamente implicado en la activación del aquino, aunque el segundo es necesario para inducir enantioselectividad. Para hacer frente a las limitaciones de la catálisis enantioselectiva, nuestro grupo ha diseñado una nueva clase de catalizadores de oro(I) que contienen pirrolidinas 2,5-disubstituidas. Tal como revelan los NCI plots, el catalizador ejerce la estereocontrol mediante interacciones no covalentes. Además, se ha investigado la segunda generación de ligandos quirales a fin determinar el papel de cada componente y predecir enantioselectividades más elevadas.