Reacciones de cicloadición y cicloisomerización catalizadas por oro en compuestos

Abstract

INTRODUCCIÓN. La presente memoria describe los resultados obtenidos en el estudio de la reactividad de sistemas alquinílicos funcionalizados en presencia de complejos de metales de transición, sobretodo especies de oro (I), como catalizadores. Se discuten, a modo de introducción, los aspectos generales de la activación carbofílica por oro1 y la capacidad de este metal para promover reacciones de cicloadición y cicloisomerización en presencia de nucleófilos. PARTE A. Objetivo. El objetivo de esta parte es el desarrollo de nuevos procesos hetero-deshidro-Diels-Alder en los que intervengan sistemas insaturados como eninófilos, tales como aldehídos, iminas, sililiminas, (E)-estirilpirrolidina o acetilenos electrónicamente ricos; frente a sistemas dienínicos ¿push-pull¿. Metodología empleada. Se han utilizado diversos catalizadores metálicos para promover reacciones de cicloadición, entre sistemas dienínicos ¿push-pull¿2 y diferentes sistemas insaturados. Conclusiones. Se ha desarrollado una nueva reacción de síntesis totalmente regio- y diasteroselectiva de dihidropiridonas N-sustituidas con rendimientos moderados. Esta transformación transcurre a través de una reacción hetero-deshidro-Diels-Alder3 catalizada por metales de transición, principalmente por oro, en la que intervienen dieninos ¿push-pull¿ y aldiminas (Sección A.3.3.). Por otra parte, la reacción con sililiminas genera, tras hidrólisis, 5,6-dihidropiridonas N-no sustituidas también de forma regio- y diasteroselectiva con rendimientos moderados (Sección A.3.4.). Consideradas en su conjunto, las reacciones de dieninos ¿push-pull¿ y aldiminas o sililiminas permiten acceder a dihidropiridonas polisustituidas que presentan tres puntos de diversidad de forma totalmente regio y diastereoselectiva.4 Además, se han llevado a cabo estudios preliminares usando otros nucleófilos insaturados como aldehídos, enaminas y alcoxiacetilenos, que indican que: El empleo de aldehídos como eninófilos frente a dieninos ¿push-pull¿ da lugar a la formación de sistemas triénicos con rendimientos moderados mediante una secuencia ciclación [2+2] / retro [2+2] (Sección A.3.2.). Cuando se utiliza una enamina se accede a estirenos polisustituidos (Sección A.3.7.). El empleo de alcoxiacetilenos internos genera trienos carbobicíclicos[4.2.0] en un proceso novedoso de ciclación [6+2] (Sección A.3.8.). PARTE B. Objetivo. Teniendo en cuenta la presencia del anillo de oxepinona en varios productos naturales para los que no existen muchos modos de síntesis, se propone como objetivo la optimización de las condiciones de reacción y la generalización para la formación de este tipo de compuestos a partir de ácidos alquinilciclopropano carboxílicos. Asimismo, se plantea como objetivo el análisis de los requerimientos electrónicos en el anillo de ciclopropano necesarios para que el proceso tenga lugar. Metodología empleada. En la parte B se desarrollan diferentes procesos de cicloisomerización de derivados de alquinilciclopropanos "push-pull" promovidos por catalizadores de oro (I) para la síntesis de heterociclos. Conclusiones. Se han descrito nuevos procesos de cicloisomerización catalizados por oro de derivados de alquinilciclopropanos. Cuando estos alquinilciclopropanos tienen carácter ¿push-pull¿ se produce un proceso en cascada que consistiría probablemente en un ataque nucleófilo seguido de una apertura de anillo, y que ha permitido la síntesis de anillos de siete eslabones más difícilmente accesibles que los anillos de cinco o seis eslabones debido a su menor estabilidad. De este modo, cuando se han utilizado derivados ácidos o amidas se han sintetizado de manera regioselectiva oxepinonas o azepinonas, que son heterociclos presentes en el esqueleto de diversos productos naturales. (Secciones B.4.2. y B.4.4.) Por otra parte los derivados alcoholes o amina de estos alquinilciclopropanos, que carecen de un sustituyente aceptor de densidad electrónica, no experimentan el proceso en cascada teniendo lugar solo el ataque nucleófilo, de forma regioselectiva en la mayoría de los casos, y dando lugar a biciclos [4.1.0] en los que no ha tenido lugar la apertura del ciclopropano. (Secciones B.4.3. y B.4.5.) Los alcoholes permiten la síntesis de dihidropiranonas cuando se calientan en presencia de catalizadores de oro (I). Estos resultados unidos a los descritos en el párrafo anterior ponen de manifiesto la posibilidad de dirigir térmicamente la reactividad de los alcoholes hacia unos u otros productos de reacción: biciclos[4.1.0] o piranonas.(Sección B.4.3.). BIBLIOGRAFÍA DESTACADA. 1 Para revisiones recientes de catálisis de oro en síntesis orgánica, ver: [a] A. S. K. Hashmi, Gold Bull. 2004, 37, 51. [b] A. Hoffman-Röder, N. Krause, Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 387. [c] A. S. K. Hashmi, G. J. Hutchings, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7896. [d] D. J. Gorin, F. D. Toste, Nature 2007, 446, 395. [e] A. Fürstner, P. W. Davies, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3410. [f] E. Jiménez-Núñez, A. M. Echavarren, Chem. Commun. 2007, 43, 333. [g] A. S. K. Hashmi, Chem. Rev. 2007, 107, 3180. [h] D. J. Gorin, B. D. Sherry, F. D. Toste, Chem. Rev. 2008, 108, 3351. [i] Z. Li, C. Brouwer, C. He, Chem. Rev. 2008, 108, 3239. [j] A. Arcadi, Chem. Rev. 2008, 108, 3266. [k] R. A. Widenhoefer, Chem. Eur. J. 2008, 14, 5382. [l] A. Fürstner, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3208. [m] A. Corma, A. Leyva-Pérez, M. J. Sabater, Chem. Rev. 2011, 111, 1657. [n] N. Krause, C. Winter, Chem. Rev. 2011, 111, 1994. [o] F. López, J. L. Mascareñas, Beilstein J. Org. Chem. 2011, 7, 1075. [p] B. Alcaide, P. Almendros, J. M. Alonso, Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 4405. [q] L.-P. Liu, G. B. Hammond, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3129. [r] D. Garayalde, C. Nevado, ACS Catalysis 2012, 2, 1462. [s] M. Rudolph, A. S. K. Hashmi, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2256. 2 [a] J. Barluenga, P. García-García, D. de Sáa, M. A. Fernández-Rodríguez, R. Bernardo de la Rúa, A. Ballesteros, E. Aguilar, M. Tomás, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2610. [b] J. Barluenga, M. A. Fernández-Rodríguez, P. García-García, E. Aguilar, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2764. [c] P. García-García, M. A. Fernández-Rodríguez, E. Aguilar, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5534. 3 P. Wessig, G. Müller, Chem. Rev. 2008, 108, 2051. 4 J. M Fernández-García, M. A. Fernández-Rodríguez, E. Aguilar, Org. Lett. 2011, 13, 5172.