Organocatálisis asimétrica. Desarrollo de catalizadores y estudio de los mecanismos implicados

Laburpena

El estudio de los mecanismos implicados en la organocatálisis asimétrica es vital para un mayor entendimiento de estos procesos. Además, el desarrollo y optimización de catalizadores que puedan llevar a cabo estas reacciones permitirá en un futuro cercano aplicar estos métodos a la preparación de compuestos de alto valor añadido. Con el objetivo de profundizar en las distintas etapas involucradas en las reacciones organocatalíticas se ha desarrollado una metódica para establecer una escala de la tendencia relativa de distintas aminas secundarias a formar enamina. A su vez, se han llevado a cabo experimentos de competición y de intercambio con enaminas ya preformadas (enamina A + amina B = amina A + enamina B). Tras esto se puede destacar que las enaminas termodinámicamente favorecidas –mayor carácter de “enamina”– se comportan como mejores nucleófilos (en general, a igualdad de impedimento estérico alrededor del Cβ del catalizador). Paralelamente a este trabajo se han desarrollado una serie de nuevos organocatalizadores (bis-O-sililderivados de 4-hidroxiprolinoles) y se han aplicado posteriormente a reacciones de Michael organocatalíticas. Se ha evaluado el papel de estos como catalizadores de la reacción de Michael de distintos componentes carbonílicos con β-nitroestireno. Por primera vez se han realizado adiciones de Michael organocatalíticas a nitroolefinas quirales catalizadas por prolina, ampliando el abanico de nitroalquenos utilizados para estas reacciones. De esta forma se ha demostrado que la estereoselectividad de la reacción está gobernada por el propio substrato, obteniéndose el mismo isómero mayoritario del aducto de Michael independientemente del enantiómero de la prolina utilizado. Para realizar una propuesta respecto a la configuración absoluta del aducto de Michael formado en estas reacciones, se han llevado a cabo adiciones con cantidades estequiométricas de catalizador, logrando caracterizar el intermedio nitrociclobutánico con prolina, y estableciendo finalmente el estereoisómero mayoritario formado en estas adiciones estequiométricas de distintos aldehídos al nitroalqueno quiral. Finalmente para profundizar en el estudio del mecanismo de este tipo de reacciones, se han caracterizado toda una serie de ciclobutanos formados con distintos aminocatalizadores, entre ellos el catalizador de Jørgensen–Hayashi. En este caso, se pone de manifiesto el efecto dominante del sustituyente voluminoso. Tras esto se han caracterizado un gran número de nitrociclobutanos a partir de distintos aldehídos, nitroolefinas y aminas secundarias, en diversos disolventes. Se puede concluir que, las centenares de reacciones de nitro-Michael descritas en la literatura química a lo largo de las últimas décadas, son, en realidad, cicloadiciones 2+2 (bien formales, bien concertadas asincrónicas) entre las correspondientes enaminas y nitroalquenos. Decenas de reacciones de nitro-Michael que no tienen lugar catalíticamente (en presencia de aminas secundarias) y que han sido postergadas o consideradas como inviables o demasiado lentas, funcionan rápida y cuantitativamente en condiciones estequiométricas. Siendo la causa ya conocida, aquí se ha demostrado que los nitrociclobutanos (visualizados como intermedios a veces demasiado estables, con lo que no se libera el catalizador) se forman siempre, bajo cualesquiera condiciones de reacción, tanto en disolventes apolares como polares con cualquier amina secundaria