Estudios mecanísticos de metátesis de olefinas con catalizadores tipo Grubbs-Hoveyda: activación y recuperación del precursor y selectividad del ciclo catalítico
- Autores: Francisco Núñez Zarur
- Directores de la Tesis: Xavier Solans Monfort (dir. tes.), Luis Rodríguez Santiago (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Adelina Vallribera Massó (presid.), Albert Poater i Teixidor (secret.), Maria Besora Bonet (voc.)
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- Resumen
La metátesis de olefinas es el intercambio de sustituyentes entre dos unidades de alqueno. La importancia de esta reacción radica en su aplicación directa en la síntesis de una gran cantidad de sustancias, desde polímeros hasta moléculas con actividad biológica. Entre todos los procesos derivados de la metátesis de olefinas, la metátesis intramolecular de eninos y dienos son dos de las reacciones más usadas en síntesis orgánica ya que llevan a la formación de productos cíclicos que son habituales en los productos naturales. En particular, la reacción intramolecular de eninos genera un dieno cíclico y el acoplamiento intramolecular de dos fragmentos alqueno forma un cicloalqueno. La metátesis de olefinas procede solo en presencia de un catalizador. Entre todos los compuestos activos en metátesis, los compuestos tipo Grubbs-Hoveyda representan una de las familias más activas. En realidad, estos sistemas no representan el catalizador propiamente dicho sino un precatalizador que necesita ser activado para llevar a cabo la reacción deseada. Así pues, se pueden distinguir tres etapas en una reacción de metátesis catalizada por estos compuestos: activación del precatalizador, ciclo catalítico y la eventual recuperación del precursor. Esta tesis se dedica al estudio del proceso global de metátesis (activación, recuperación y selectividad del ciclo catalítico) de las reacciones intramoleculares de eninos y dienos. En concreto, la tesis se centra en: i) analizar la viabilidad de los mecanismos propuestos experimentalmente para la activación del precatalizador; ii) determinar si el proceso conocido como efecto boomerang (metátesis cruzada de la especie activa con el estireno del precursor) puede racionalizar las cantidades de catalizador que se recuperan; y iii) establecer los factores que influyen en la obtención del producto exo y endo durante el ciclo catalítico. Los resultados sugieren que, independientemente de la naturaleza del precursor y de la olefina, la etapa determinante de la velocidad global del proceso de activación del precatalizador es la disociación del estireno al final de la metátesis cruzada. Igualmente, se ha encontrado que, al nivel de cálculo empleado, el mecanismo disociativo es ligeramente más favorable que el mecanismo de intercambio y el asociativo. Sin embargo, los dos primeros pueden ser competitivos. Además, se observa que el efecto boomerang es posible termodinámica y cinéticamente y, además, debería ser un proceso fácil. Esto hace pensar que otros procesos deben tener lugar para justificar las cantidades de catalizador recuperado en la mayoría de experimentos. Finalmente, los cálculos indican que la presencia de sustituyentes en el enino influye de manera significativa en el producto final obtenido en el ciclo catalítico y que en especial los eninos con un fragmento alquino interno y un grupo alqueno disubstituido deberían favorecer la formación del compuesto endo. Las conclusiones obtenidas en esta tesis pueden ayudar en el futuro al diseño de nuevos catalizadores y en la optimización de procesos hacia un producto determinado.
