Diseño de ligandos mixtos carbeno N-heterocíclico (CNH)/Tioéter y aplicaciones en catálisis enantioselectiva.

• Autores: Arcadio Vázquez Álvarez
• Directores de la Tesis: Rosario Fernández Fernández (dir. tes.), José María Lassaletta Simón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2012
• Idioma: español
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Uno de los aspectos más importantes de la Química como ciencia aplicada es la de poder sintetizar moléculas que puedan ser de utilidad en la vida diaria. E n la mayoría de los procesos fisiológicos hay una serie de interacciones por las cuales los receptores biológicos distinguen los enantiómeros de moléculas bioactivas. Hay numerosos ejemplos en los que el efecto diferencial de los enantiómeros es básicamente una curiosidad, como puede ser la diferencia de olor y sabor entre uno y otro, mientras que en otros es de vital importancia, y puede conducir a actividades distintas, por ejemplo en drogas o fármacos. Con frecuencia los receptores quirales interaccionan sólo con una molécula externa que posee la apropiada configuración absoluta, originando como resultado diferencias notables en la actividad farmacológica de ambos enantiómeros. Un ejemplo clásico de este último caso es la administración de Talidomida en los años 60 a mujeres embarazadas. La (R)-Talidomida presenta efectos sedantes mientras que al enantiómero (S)- produce malformaciones en el feto.

    El desarrollo de nuevos procesos de síntesis enantioselectivos constituye un campo de enormes repercusiones para la preparación de compuestos enantioméricamente puros o enriquecidos con aplicaciones comerciales (productos farmacéuticos, agroquímicos, piensos, fungicidas, feromonas, esencias y aromas). En los últimos años se han desarrollado de manera exponencial los métodos para llevar a cabo síntesis enantioselectivas y de alto rendimiento de compuestos orgánicos mediante procedimientos de naturaleza catalítica. Las transformaciones catalíticas enantioselectivas proporcionan la mejor “economía atómica”, debido a que en ellas es posible evitar la introducción estequiométrica de un auxiliar quiral que después hay que eliminar de diversas formas más o menos efectivas. Este tipo de catálisis implica la obtención catalítica, selectiva y reproducible de un enantiómero dado a partir de reactivos proquirales o racémicos. Los catalizadores para este tipo de transformaciones han de ser, sin excepción, quirales y no racémicos. En este aspecto de la catálisis asimétrica entra en juego el diseño racional y la optimización de nuevos catalizadores, tareas en las que el resultado se beneficia adicionalmente de elementos como la originalidad, un aspecto en el que es importante la contribución de la imaginación. Nuestro conocimiento acerca de la estructura exacta y función del catalizador, por un lado, y del mecanismo involucrado en la reacción catalítica asimétrica es, en ocasiones, limitado. Esta limitación puede ser debida parcialmente a la ausencia de estudios mecanísticos, que con frecuencia resultan ser bastante más complejos que los que a priori se podría predecir. Tener una idea de la estructura tridimensional del catalizador permite comprender cómo es transmitida la asimetría o información quiral desde el catalizador al sustrato. Esto es particularmente difícil de conocer si el ligando tiene un elevado grado de flexibilidad conformacional cuando está enlazado al centro metálico. En los estudios mecanísticos es necesario tener en cuenta que aunque el método más común de transferencia de asimetría radica en interacciones estéricas, es destacable la importancia de la existencia de enlaces de hidrógeno, interacciones electrostáticas, o las interacciones π en grupos aromáticos. Como consecuencia de todo ello, con frecuencia, estados de transición que llevan a diferentes enantiómeros presentan diferencias de energía bastante pequeñas que complican la optimización racional del catalizador. Debido a esto, dicha optimización es llevada a cabo habitualmente por una mezcla de diseño racional, de intuición, y en algunos casos, por mera serendipia.

    En esta Tesis Doctoral se presentarán los resultados obtenidos en el empeño de diseñar nuevos catalizadores C2-simétricos y C1-simétricos basados en carbenos N-heterocíclicos funcionalizados con tioéteres quirales. Se describirá la optimización de dichos catalizadores mediante la modificación estructural de los ligandos presentes en los mismos, para obtener colecciones de compuestos en las que se puedan identificar las interacciones relevantes con el sustrato, ya sean estéricas, electrónicas o combinaciones de ambas. Por otro lado, también se expondrá y comentará la aplicación de dichos catalizadores en catálisis enantioselectiva. Adicionalmente se presenta el estudio de diferentes ligandos basados en nitrógeno (I). Todos los resultados se expodrán en los siguientes apartados:

    Apartado I. Diseño, síntesis y evaluación de la actividad catalítica de nuevos complejos carbeno N-heterocíclico funcionalizados con tioéteres quirales.

    Apartado II. Síntesis y propiedades de coordinación de ligandos basados en nitrógeno (I).