Pursuing Chemical Efficiency by Using Supported Organocatalysts for Asymmetric Reactions under Aqueous Conditions

Over the past decade, a great effort has been made by the chemical community to improve the efficiency of organic transformations and allow sustainable processes. Merging the use of supported and recyclable organocatalysts and aqueous conditions for the asymmetric synthesis of valuable molecules, has led to outstanding contributions in the area of green chemistry. Recent progresses in the field include the implementation of these methodologies in the large scale production of chiral molecules using automated flow chemistry.

Bio-renewable enantioselective aldol reaction in natural deep eutectic solvents

Among the deep eutectic solvents (DES), natural deep eutectic solvents (NADES) formed by D-glucose and racemic malic acid are suitable media to perform the enantioselective L-proline catalyzed intermolecular aldol reaction, creating simultaneously and selectively a C–C bond and a new stereocenter. The scope of the reaction was found to be broad, with products being obtained with good levels of diastereo- and enantioselectivities. Furthermore, when the reaction was performed at a large scale, the catalyst together with the reaction media can be recovered by simple water extraction and reused at least three times affording similar results. Therefore, the use of NADES as reaction media to carry out a VOC-free selective process has been demonstrated for the first time. The process is clean, cheap, simple and scalable and meets most of the criteria to be considered as a sustainable and bio-renewable process, with the reaction media and catalyst arising directly from Nature.

Palladium(II) oxide impregnated on magnetite as a catalyst for the synthesis of 4-arylcoumarins via a Heck-arylation/cyclization process

Heck-arylation/cyclization was achieved using heterogeneous palladium(II) oxide impregnated on magnetite catalyst (2.5 mol%) with a lower catalyst loading than that reported for similar processes. Ethanol was used as a non-toxic and bio-renewable solvent. Good yields were afforded using a broad range of substrates (40–98%). The catalyst could be partially recycled, and analyses confirmed the almost total reduction of palladium(II) oxide to palladium(0) as well as the iodine poissoning effect, which is the main barrier to complete recyclability.

Silica Microparticles Supported Gold and Copper Ferrite Nanoparticles: A Magnetically Recyclable Bimetallic Catalyst for Sonogashira Reaction

Novel silica supported gold and copper ferrite nanoparticles (NPs) have been synthesized, characterized and used as a separable dual catalyst in Sonogashira type reaction. These Au.CuFe2O4@Silica NPs show a high efficiency as catalyst in the alkynylation not only of aryl iodides but also aryl bromides. By using only 0.5 mol% loading and t-BuOK as base in N,N-dimethylacetamide as solvent, aryl iodides react at 115 ºC in 1 d, whereas for aryl bromides the cross-coupling takes place at 130 ºC in 2 d. The catalyst can be successfully recycled using an external magnet for four consecutive runs.

Gold Nanoparticles Supported on Polyacrylamide Containing a Phosphorus Ligand as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Three-Component Synthesis of Propargylamines in Water

Gold nanoparticles supported on a polyacrylamide containing a phosphinite ligand have been synthesized and characterized using different techniques such as TEM, SEM, EDX, XPS, and solid UV analyses. The new material was successfully applied as a heterogeneous catalyst for the three-component A3 coupling of amines, aldehydes, and alkynes to give propargylamines. Reactions are performed in neat water at 80 °C with only 0.05 mol% catalyst loading. The heterogeneous catalyst is recyclable during seven consecutive runs with small decrease in activity.

Estudio de complejos metal-carbeno mesoiónicos como catalizadores en condiciones medioambientalmente sostenibles

Los carbenos, conocidos como intermedios lábiles de reacción debido a su alta reactividad, son un grupo de compuestos con propiedades muy interesantes. Su uso está extendido en química organometálica, puesto que la mayoría de aplicaciones de estas especies implican su coordinación con metales de transición para formar complejos metal-carbeno. Existen diferentes tipos que de complejos en base a su configuración electrónica y los sustituyentes presentes en la molécula. Uno de los grupos de carbenos con mayor interés en catálisis organometálica son los complejos derivados de carbenos N-heterocíclicos (NHC). Entre ellos se encuentran los carbenos normales (nNHC), los anormales (aNHC) y los mesoiónicos (MIC). Cada uno de estos tipos presenta propiedades físicas y químicas diferentes, debido a la diferente disposición de los heteroátomos y el modo de enlace en la estructura. Los complejos metal-carbeno mesoiónicos están empezando a usarse en catálisis homogénea por su facilidad de formación y su alta estabilidad en condiciones normales de reacción. Además, se ha probado su utilidad como catalizadores de reacciones orgánicas en medios no convencionales, tales como el agua. Entre los medios no convencionales que pueden ser utilizados para llevar a cabo reacciones en condiciones más benignas para el medio ambiente, se encuentran los disolventes eutécticos (DES). Estos disolventes son formados a partir de la mezcla de dos sólidos, una sal cuaternaria (HBA) y una especie donante de hidrógenos (HBD), que dan lugar una disolución líquida a temperatura ambiente. Las propiedades de esta mezcla eutéctica se pueden ajustar en función de la relación HBA/HBD, con el fin de adaptarse a diferentes tipos de reacciones orgánicas. En este trabajo se estudia la reacción de Suzuki-Miyaura, un acoplamiento cruzado de dos especies orgánicas, tanto en agua como en un líquido eutéctico usando un complejo derivado de una carbeno mesoiónico, obteniéndose un mejor rendimiento de la reacción en el disolvente eutéctico. Además, el uso de un DES como medio de reacción permitiría recuperar el catalizador utilizado en la reacción, de modo que se reduciría el número de residuos generados en el proceso.

Complejos metálicos para la captura y fijación de CO2 en moléculas orgánicas en disolventes eutécticos

Es bien conocido por todos el problema de la contaminación ambiental y las consecuencias que acarrea, tanto para la conservación del medio ambiente como para la salud humana. A raíz de dichos problemas dentro de la química surge una nueva corriente denominada Química Verde cuyo objetivo es hacer un uso responsable de la química tratando de mitigar o eliminar los efectos derivados de la misma relacionados con la contaminación. Dentro de los contaminantes más importantes se destacan los gases de efecto invernadero entre los cuales se encuentra el dióxido de carbono, uno de los más abundantes. Por otra parte, si se analizan los procesos de síntesis orgánica desde el punto de vista de la contaminación que puedan generar, una parte influyente son los componentes orgánicos volátiles empleados como disolventes, por lo que estudios recientes proponen como alternativa otro tipo de disolventes que sean biorenovables, como es el caso de los mezclas eutécticas de bajo punto de fusión. Dado que el CO2 tiene un papel importante en la síntesis orgánica, ya que se trata de un equivalente sintético de un carbono y al mismo tiempo es una fuente de carbono renovable, se ha planteado su uso como reactivo en transformaciones orgánicas. Concretamente, este trabajo se ha centrado en las reacciones de síntesis de carbonatos cíclicos por reacción de epóxidos con dióxido de carbono, catalizadas por complejos metálicos. Además con el fin de hacer este proceso más atractivo desde el punto de vista medioambiental se ha llevado a cabo dicha reacción utilizando disolventes eutécticos como alternativa a los disolventes orgánicos clásicos.

Enantioselective Synthesis of Polysubstituted Spiro-nitroprolinates Mediated by a (R,R)-Me-DuPhos·AgF-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloaddition

The synthesis of constrained spirocycles is achieved effectively by means of 1,3-dipolar cyclodditions employing α-imino γ-lactones as azomethine ylide precursors and nitroalkenes as dipolarophiles. The complex formed by (R,R)-Me-DuPhos 18 and AgF is the most efficient bifunctional catalyst. Final spiro-nitroprolinates cycloadducts are obtained in good to moderate yields and both high diastereo- and enantioselectivities. Density functional theory (DFT) calculations supported the expected absolute configuration as well as other stereochemical parameters.

La Reacreditación en el Grado de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante

Implantación de los nuevos Grados, como sustitución de las Licenciaturas en los estudios universitarios, lleva consigo un proceso de Reacreditación, consistente en la revisión de una serie de parámetros de calidad, a realizar una vez terminada su implantación. Este proceso se ha desarrollado en tres ámbitos principales: la Gestión del Título, los Recursos de los que se dispone y, por último, los Resultados, y tiene como fin principal evaluar si los resultados obtenidos son adecuados para garantizar la continuidad de la impartición del Grado. El equipo de trabajo que ha llevado a cabo la revisión y ha puesto en marcha los procesos de mejora en el Grado de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante ha sido la Comisión de Título. La revisión que dicha Comisión ha realizado se ha centrado en evaluar la adquisición de competencias por parte de los estudiantes, en los recursos humanos y materiales que soportan el desarrollo del título, y en el análisis de la evolución de los resultados del mismo. Toda la información generada en este grupo de trabajo, ha sido volcada a la aplicación “AstUA” con la que se gestionan los programas de calidad de toda la Universidad de Alicante.

Photocatalytic Dehydrogenative Lactonization of 2-Arylbenzoic Acids

A metal-free dehydrogenative lactonization of 2-arylbenzoic acids at room temperature was developed. This work illustrates the first application of visible-light photoredox catalysis in the preparation of benzo-3,4-coumarins, an important structural motif in bioactive molecules. The combination of photocatalyst [Acr+-Mes] with (NH4)2S2O8 as a terminal oxidant provides an economical and environmentally benign entry to different substituted benzocoumarins. Preliminary mechanistic studies suggest that this reaction most likely occurs through a homolytic aromatic substitution pathway.

On the reactivity of naphthalene and biphenyl dianions: tying up loose ends concerning an SN2-ET dichotomy in alkylation reactions

Naphthalene and biphenyl dianions are interesting compounds that can be obtained by double reduction of the corresponding arenes in solution with certain alkali metals. These dianions are highly reactive and rather elusive species with very high laying and highly delocalized electrons. They share many aspects of the reactivity of the alkali metal they originated from and consequently behave primarily as strong electron transfer (ET) reagents. We report here kinetic evidence for a different type of reactivity in their alkylation reactions with alkyl fluorides. By using cyclopropylmethyl fluoride (c-C3H5CH2F) as a very fast radical probe, we were able to settle that this alkylation does not involve the classical electron transfer reaction followed by radical coupling between diffusing radicals, but supports the alternative SN2 concerted mechanism, discerning thus this mechanistic SN2-ET dichotomy.

A comparative study of hydroxyl- and carboxylate-functionalized imidazolium and benzimidazolium salts as precursors for N-heterocyclic carbene ligands

The preparation of imidazolium and benzimidazolium salts with hydroxyl or carboxylate functions has been achieved using straightforward synthetic pathways. These salts in combination with palladium(II) acetate give active catalytic systems for Suzuki reaction. A comparative study has been performed, which has revealed that both the heterocycle and the functional group are important for the catalytic activity and stability of the catalyst.

Synthesis of 3,5-Disubstituted Isoxazoles and Isoxazolines in Deep Eutectic Solvents

The synthesis of different 3,5-disubstituted isoxazoles and related isoxazolines using choline chloride:urea as deep eutectic solvent (DES) in a one-pot three step reaction has been accomplished successfully. The use of highly nucleophilic functionalized DES did not affect the process where highly electrophilic reagents or intermediates are involved. The presence of DES showed to be essential since the reaction in absence of this media did not proceed. The DES media could be reused up to five times without a detrimental effect on the yield of the reaction. To exemplify the synthetic potential of this methodology, the reaction was scaled up to the gram scale without any noticeable problem. Finally, different isoxazoles were easily transformed into β-aminoenones.

Reduction of 1,2-dicarbonyl compounds and of their N-phenylimine derivatives by sodium cyanide under aprotic conditions

Some aromatic 1,2-dicarbonyl compounds, i.e. 9,10-phenanthrenequinone, acenaphthenequinone and benzil, and their corresponding N-phenyl monoimines, have been reduced, using dry acetonitrile as the solvent, in the presence of sodium cyanide as a reducing agent. Comparative potentiostatic preparative-scale electrolysis is described.