Ligandos de nueva generación basados en hidrazonas para aplicaciones en catálisis asimétrica

Resumen

La creciente demanda de compuestos enantioméricamente puros para su uso como fármacos, aromas, fragancias, productos agroquímicos y precursores de materiales poliméricos ha impulsado el desarrollo espectacular de la síntesis asimétrica moderna. Hoy en día la síntesis enantioselectiva se enfrenta al reto de desarrollar metodologías que combinen la máxima eficiencia química, minimizando así los costes de producción y la generación de residuos, con el respeto por el medio ambiente. Es por ello que en los últimos años se han incrementado de una manera exponencial los métodos para llevar a cabo síntesis enantioselectivas de naturaleza catalítica. Dentro de la amplia variedad de ligandos desarrollados en el campo de la catálisis asimétrica, actualmente hay un gran interés en los ligandos nitrogenados que ofrecen múltiples ventajas en comparación a los ampliamente extendidos ligandos fosforados. En el contexto de la presente Tesis Doctoral, merecen una mención especial los ligandos heterobidentados N,N´; en particular, los ligandos nitrogenados que contienen un nitrógeno piridínico básico combinado con otro nitrógeno de hibridación sp2. Entre las virtudes de este tipo de ligandos subyace la intrínseca asimetría electrónica de las dos posiciones de coordinación (dos nitrógenos de distinta naturaleza que presentan distintas capacidades donadoras); así como una alta capacidad para modular estéricamente el entorno del centro metálico. Por otro lado, las hidrazonas surgen como una nueva clase de ligandos nitrogenados con gran potencial. Los resultados de nuestro grupo de investigación empleando un ligando bishidrazona derivado del glioxal en reacciones de Diels-Alder catalizadas por Cu(II) y Suzuki- Miyaura catalizadas por Pd han puesto de relevancia que el uso de pirrolidinas C2-simétricas como grupos terminales dialquilamino, en los que la ausencia de la pérdida de entorno quiral por la rotación del enlace N-N se minimiza, es la clave para obtener elevadas enantioselectividades. Así, aunando estos dos criterios, las hidrazonas enantiopuras conteniendo fragmentos de piridina o quinolina, presentan un diseño prometedor que las hacen ligandos únicos para catálisis asimétrica: alta estabilidad de sus complejos metálicos, mayor versatilidad de su habilidad coordinante (heterobidentada y hemilábil), y por último, posibilidad de modular y cambiar sus propiedades estéricas y electrónicas introduciendo los sustituyentes apropiados en el anillo de piridina/quinolina. Teniendo en cuenta estas características tan especiales, se ha sintetizado una nueva familia de ligandos N,N´ heterobidentados que contienen en su estructura un fragmento de piridina o quinolina combinado con hidrazonas derivadas de hidracinas enantiopuras de simetría C2. Adicionalmente, se han introducido posiciones de coordinación adicionales en el anillo de piridina, originando diferentes ligandos multidentados. Además se han sintetizado ligandos tri-tetra- y pentadentados tipo píncer, cuya geometría sería susceptible de albergar metales de mayor tamaño como los lantánidos o incluso más de un metal formando complejos heterometálicos. Del mismo modo, se han obtenido complejos estables de Ni(II) y Pd(II) de dichos ligandos, y ha sido posible un análisis estructural detallado de los mismos mediante estudios de difracción de Rayos X. La actividad catalítica de complejos de Pd(II) ha sido evaluada en diversas reacciones de interés: El sistema L1/Pd(OAc)2 ha proporcionado resultados satisfactorios en la síntesis de biarilos que contienen fragmentos naftilo/naftilo y naftilo/fenilo mediante acoplamiento cruzado Suzuki-Miyaura asimétrico. El sistema L1/Pd(TFA)2 ha proporcionado resultados buenos en la adición 1,4 de ácidos arilborónicos a ciclohexenonas ?,?´-disustituidas y excelentes en la adición 1,2 a sulfonil cetoiminas. Además, la metodología ha sido extendida a sulfonil diiminas, obteniéndose elevados rendimientos y enantioselectividades junto con regioselectividades completas en sustratos asimétricos, lo que constituye un hecho sin precedentes hasta la fecha