Catalytic access to (poly)borylated compounds by coupling unsaturated substrates and diboron or methyldiboron reagents

Resumen

Degut a què els compostos organoborats són eines essencials en síntesi orgànica gràcies a la seva versatilitat, l’objectiu principal d’aquesta tesi és profunditzar en el desenvolupament i coneixement de la química organoborada. És per això que s’han treballat diferents aplicacions d’agents diborans i gem-diborilalcans en catàlisi, per tal d’introduir una o més unitats borils en substrats insaturats. En aquesta tesi, s’han desenvolupat singulars mètodes d’activació dels agents organoborans, convertint-los en reactius nucleòfils per contribuir en el creixement catalític de la química organoborada. El primer capítol està basat en la substitució arílica que s’ha explorat a través de la catàlisi de pal•ladi per tal d’introduir el grup Bdan, procedent del reactiu diborà no-simètric BpinBdan, a un halur estèricament impedit, com és el 9-bromoantracè. El corresponent producte, ha sigut objecte d’estudi per vies de caracterització no convencionals com l’AFM. Per altra banda, també s’ha investigat la substitució arílica en condicions de boril•lació organocatalítiques, evitant així l’ús de metalls de transició. En aquest cas, s’ha fet ús de salts de iode hipervalent, el contra ió de les quals té una funció vital en l’activació de l’agent diborà (B2pin2). És important també ressaltar, que durant la present reacció de boril•lació es genera un equivalent d’aril iodat. Aquest fet, ha sigut aprofitat en una reacció d’acoblament creuat per generar in situ compostos biarílics. D’aquesta manera, un cop acabada la reacció de boril•lació, només s’ha canviat el dissolvent i s’ha afegit un catalitzador de pal•ladi per demostrar una aplicació directa d’aquests compostos organoborats. En el segon capítol, s’ha volgut ampliar l’aplicació del agent diborà no simètric, BpinBdan. En aquest cas, s’ha treballat en condicions organocatalítiques per diborà alquens no activats, i així obtenir compostos 1,2-diborats les unitats borils dels quals tenen diferent naturalesa. S’ha realitzat un rigorós estudi, per conèixer exactament la posició relativa d’aquestes unitats borils. A través de diferents experiments de RMN, i suportat per detallats càlculs teòrics realitzats per Carbó i Cid, s’ha conclús que la unitat Bdan es troba en la posició interna de l’alquè, i la Bpin en la terminal. Això es conseqüència de la preferent formació del adducte [MeO—BpinBdan]-, el qual augmenta el caràcter nucleofílic del grup Bdan, essent aquest el que ataca al doble enllaç. Finalment, en un tercer capítol ens em centrat en l’estudi de la reacció de boril•lació al•lílica. Continuant en el context organocatalític, s’ha dut a terme la boril•lació d’alcohols al•lílics i propargílics, utilitzant l’agent diborà B2pin2. En aquesta reacció, es va veure que era crucial la presència del grup hidroxil, que en el medi de reacció es protonat, convertint-se en un bon grup sortint, per tal de que la reacció tingués lloc. A més a més, es va observar que augmentant la temperatura i la quantitat de B2pin2, s’han pogut obtenir compostos 1,2,3-poliborats degut a la diboració in situ del doble enllaç al•lílic present al product borilat. La preparació de compostos al•lílics i homoal•lílics borilats va ser també examinada a través de catalitzadors de coure(I). L’ús del reactiu gem-diborilmetà activat per clorur de coure, va ser acoblat a carbonats vinil cíclics. La descarboxilació té lloc en condicions suaus, seguint un mecanisme de substitució al•lílica SN2’ i permetent que el grup hidroxil quedi retingut en el fragment homoal•lílic boronat. La mateixa reacció es va realitzar utilitzar el reactiu B2pin2 que va donar dos productes boril•lats diferents. Extensos estudis realitzats en les condicions de reacció van permetre trobar condicions específiques per obtenir selectivament l’un o l’altre. La metodologia bàsica del projecte segueix un protocol que té com a premissa el rigor bibliogràfic, la previsió del cost de cada reacció que es duu a terme, la seguretat pròpia de la persona que realitza l’experiment i la del laboratori. A continuació es realitza l’experiment en qüestió mitjançant tècniques Schlenk, ja sigui una reacció catalítica individual o un conjunt de reaccions en paral•lel (quan, per exemple, volem optimitzar les condicions de reacció). Posteriorment es realitzen un conjunt de probes analítiques per estudiar els resultats obtinguts en la reacció. De forma estàndard, es fan anàlisis dels crus de reacció per cromatografia de gasos (GC-M) i per ressonància magnètica nuclear (RMN). Una vegada tenim una informació pre-eliminar del resultat obtingut, si procedeix es segueix analitzant purificant la mostra per diferents metodologies com cromatografia flash, destil•lació, cristal•lització, etc. I, a continuació, es realitza un estudi detallat del producte final mitjançant RMN dels diferents nuclis (1H, 13C, 11B, 19F, etc), així com anàlisi de massa exacta (HRMS), i/o difracció de raigs X.