The chiral cyclobutane motif in advanced materials and catalysisorganogelators, surfactants, hybrid silicas and metal ligands

Resumen

Les diamines i els diàcids carboxílics en forma cíclica, ambdues estructures substituïdes en les posicions 1,2 de l’anell carbonat, constitueixen versàtils building blocks en química orgànica. Han estat utilitzats en la preparació de diferents derivats des de materials híbrids a lligands en reaccions catalítiques i en auto-ensamblatge de molècules (utilitzades com a plantilles per a nanoestructures inorgàniques), gràcies a la possibilitat de controlar la seva estereoquímica, rigidesa i requeriments estèrics. Així doncs, en la primera part d’aquesta Tesi Doctoral s’ha portat a terme la síntesi enantio- i diastereocontrolada dels quatre estereoisòmers de la ciclobutan-1,2-diamina amb ambdós grups amino protegits ortogonalment. Aquesta protecció assegura una funcionalització regioselectiva dels dos grups amino i en reté la quiralitat en el cas dels estereoisòmers cis que d’altra banda esdevindrien formes meso. La versatilitat d’alguns d’aquests compostos s’ha utilitzat en la preparació dels següents compostos o derivats. Hem de mencionar els organogeladors de baix pes molecular, els quals han mostrat habilitat de gelar toluè entre altres solvents. Aquests organogeladors estan constituïts per estructures ciclobutàniques i han estat comparats amb els organogels formats pels seus anàlegs amb anell ciclohexà. El seu comportament ha estat estudiat mitjançant l’ús de tècniques microscòpiques i per experiments de RMN a temperatura variable per tal de seguir el procés de gelació, mostrant una important dependència en l’estereoquímica cis/trans i tambè una important dependència de la mida de l’anell (ciclohexà vs ciclobutà). En segon lloc, la síntesi estereoselectiva de nous tensioactius de tipus bola derivats de la ciclobutan-1,2-diamina i el ciclobutan-1,2-dicarboxílic àcid s’ha portat a terme. La seva caracterització físico-química i les seves propietats d’agregació han estat descrites. S’ha posat èmfasis en l’estudi de l’efecte de la seva estereoquímica relativa i l’àtom connector a l’anell ciclobutà. En tercer lloc, en la present Tesi doctoral s’han sintetitzat síliques híbrides derivades de la ciclobutan-1,2-diamina utilitzant diferents mètodes de condensació. La seva morfologia ha estat estudiada per RMN en estat sòlid i per SEM. Finalment, s’ha utilitzat la funcionalitat ciclobutan-1,2-diamina com a precursor per preparar una sílica capaç de coordinar rodi per tal de sintetitzar un material quiral per catàlisi. D’altra banda, diferents pirrolidines contenint el ciclobutà disubstituit en posicions 1,3 com a element quiral han estat també sintetitzades a partir de la (-)-verbenona com a material de partida. Aquests compostos han estat eficientment utilitzats com a estabilitzants en la preparació de nanopartícules de ruteni. Finalment, aquestes nanopartícules han estat provades com a catalitzadors en reaccions de reducció mostrant una bona selectivitat i activitat catalítica.