Screening of highly modular sugar-based ligand libraries in the enantioselective C-C coupling reactions

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Nottingham, Gran Bretanya, entre març i abril del 2007. Aquest treball s’ha centrat en l’aplicació de compostos derivats de la D-(+)-glucosa, de la D-(+)-fructosa i la D-galactosa com a lligands de catalitzadors homogenis quirals en dos reaccions asimètriques: addició 1,2 a aldehids catalitzada per níquel i addició 1,4 conjugada catalitzada per coure.(veure figura adjunta al final del document). En primer lloc, s’ha estudiat l’aplicació dels compostos L1-L6 a les reaccions d’addició 1,2 a aldehids catalitzades per níquel. S’ha observat que la selectivitat del procés depèn principalment del grup funcional unit a l’esquelet del lligand, de les propietats estèriques del substituent en la funció oxazolina i de l’estructura del substrat. S’ha obtingut fins a un 59% d’excés enantiomèric utilitzant el precursor de catalitzador que conté el lligand L3a. En segon lloc, aquest treball descriu l’aplicació de les tres famílies de compostos (L1-L11) com a lligands en la reacció d’addició 1,4 catalitzada per coure de compostos organometàl•lics a diferents enones amb diferents propietats estèriques. L’ús de les llibreries de compostos fosfit-oxazolina (L1-L5) i fosfit-fosforamidit (L6) han proporcionat bones enantioselectivitats (fins a 80%) en l’addició de reactius de trialquilalumini a diferents enones. En canvi, la llibreria de compostos monofosfit (L7-L11) ha mostrat bones activitats però enantioselectivitats fins a 57%.

Spontaneous mirror symmetry breaking in the limited enantioselective autocatalysis model: abyssal hydrotermal vents as scenario for the emergence of chirality in prebiotic chemistry

The emergence of chirality in enantioselective autocatalysis for compounds unable to transform according to the Frank-like reaction network is discussed with respect to the controversial limited enantioselectivity (LES) model composed of coupled enantioselective and non-enantioselective autocatalyses. The LES model cannot lead to spontaneous mirror symmetry breaking (SMSB) either in closed systems with a homogeneous temperature distribution or in closed systems with a stationary non-uniform temperature distribution. However, simulations of chemical kinetics in a two-compartment model demonstrate that SMSB may occur if both autocatalytic reactions are spatially separated at different temperatures in different compartments but coupled under the action of a continuous internal flow. In such conditions, the system can evolve, for certain reaction and system parameters, toward a chiral stationary state; that is, the system is able to reach a bifurcation point leading to SMSB. Numerical simulations in which reasonable chemical parameters have been used suggest that an ade- quate scenario for such a SMSB would be that of abyssal hydrothermal vents, by virtue of the typical temper- ature gradients found there and the role of inorganic solids mediating chemical reactions in an enzyme-like role. Key Words: Homochirality Prebiotic chemistry.

Enantioselective formal synthesis of ent-rhynchophylline and ent-isorhynchophylline

Starting from (S)-tryptophanol, a formal synthesis of ent-rhyncho-phylline and ent-isorhynchophylline, involving stereoselective cyclocondensation, spirocyclization, and alkylation reactions, and the final adjustment of the oxidation level at the oxindole and piperidine moieties, is reported.

Enantioselective formal synthesis of ent-rhynchophylline and ent-isorhynchophylline

Starting from (S)-tryptophanol, a formal synthesis of ent-rhyncho-phylline and ent-isorhynchophylline, involving stereoselective cyclocondensation, spirocyclization, and alkylation reactions, and the final adjustment of the oxidation level at the oxindole and piperidine moieties, is reported.

First enantioselective synthesis of isagarin, a natural product isolated from Pentas longiflora Oliv.

For the first time, an enantioselective synthesis of both 1R,4S-isagarin 1a and 1S,4R-isagarin 1b was achieved starting from 1,4-dimethoxy-2-vinylnaphtalene 2. The key steps involve a Sharpless asymmetric dihydroxylation and reaction with an acetonylating pyridinium ylid.

An enantioselective synthetic route to cis-2,4-disubstituted and 2,4-bridged piperidines

A synthetic route to enantiopure cis-2,4-disubstituted and 2,4-bridged piperidines is reported, the key step being a stereoselective conjugate addition of an organocuprate to a phenylglycinol-derived unsaturated lactam bearing a substituent at the 8a-position.

An enantioselective entry to cis-perhydroisoquinolines

An enantioselective route to cis-perhydroisoquinolines, involving a cyclocondensation reaction of (R)-phenylglycinol with a racemic oxoester, a stereoselective conjugate addition to an unsaturated bicyclic lactam, and the closure of the carbocyclic ring by a ring-closing metathesis as the key steps is reported. This route allows the preparation of 3-cyano derivatives as well as cis-octahydroisoquinolines bearing a quaternary center at the C4-position.

Preparació, estudi estructural i aplicabilitat de derivats de Poli-(4R)-hidroxi-L-prolina a la separació d’enantiòmers per tècniques cromatogràfiques o relacionades

La separació d’enantiòmers (isòmers òptics) és molt important en molts diversos camps, com les síntesis quirals, biologia, i en el camp de la farmacologia especialment. És per això, que es fa necessari de disposar de tècniques i mètodes analítics ràpids, fiables i sensibles per a la separació d’enantiòmers. La present tesi s’emmarca en el camp de la separació d’enantiòmers, concretament en la preparació de fases estacionàries quirals per al seu ús en cromatografia liquida. En aquest sentit, s’ha desenvolupat la síntesi i caracterització de molècules polimèriques quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina que incorporades en matrius de gel de sílice poden constituïr columnes quirals per a la separació d’enantiòmers per cromatografia liquida. S’han estudiat les característiques enantioselectives d’aquests nous materials en la separació de molècules quirals, trobant-se ésser satisfactòriament enantioselectius. L’interès que suscita l’obtenció d’enantiòmers a gran escala fa que la recerca s’orienti a la recerca de materials amb elevada capacitat de càrrega, és a dir, que puguin donar lloc a la separació d’elevades quantitats d’enantiòmers. Amb aquesta finalitat s’han dut a terme assaigs de capacitat de càrrega, que han posat de manifest la possible aplicació d’aquests materials a la separació preparativa d’enantiòmers. També s’ha parat especial atenció a l’estudi de les característiques de la matriu de gel de sílice, assajant-se altres materials de sílice més porosos i que permeten així treballar amb fluxos més elevats tot reduint-ne el temps d’anàlisi i els costos associats a la separació preparativa d’enantiòmers. L'estudi conformacional d'aquests nous selectors també ha estat contemplat per tal d'explicar l'enantioselectivitat específica que s'observa en certs dissolvents orgànics en els qual es duu a terme la separació dels enantiòmers.

Total synthesis of (-)-isoavenaciolide

An enantioselective approach to (-)-isoavenaciolide was achieved starting from 1- undecyn-3-ol. The synthesis relied upon the preparation of a chiral 4-silyloxy-2-alkenylborane by hydroboration of a protected 2,3-allenol and subsequent stereoselective addition to 2- thiophenecarboxaldehyde

Spontaneous Emergence of Chirality in the Limited Enantioselectivity Model: Autocatalytic Cycle Driven by an External Reagent

The emergence of chirality in enantioselective autocatalysis for compounds unable to transform according to the Frank-like reaction network is discussed with respect to the controversial limited enantioselectivity (LES) model composed of coupled enantioselective and non-enantioselective autocatalyses. The LES model cannot lead to spontaneous mirror symmetry breaking (SMSB) either in closed systems with a homogeneous temperature distribution or in closed systems with a stationary non-uniform temperature distribution. However, simulations of chemical kinetics in a two-compartment model demonstrate that SMSB may occur if both autocatalytic reactions are spatially separated at different temperatures in different compartments but coupled under the action of a continuous internal flow. In such conditions, the system can evolve, for certain reaction and system parameters, toward a chiral stationary state; that is, the system is able to reach a bifurcation point leading to SMSB. Numerical simulations in which reasonable chemical parameters have been used suggest that an adequate scenario for such a SMSB would be that of abyssal hydrothermal vents, by virtue of the typical temperature gradients found there and the role of inorganic solids mediating chemical reactions in an enzyme-like role.

Total synthesis of (-)-isoavenaciolide

An enantioselective approach to (-)-isoavenaciolide was achieved starting from 1- undecyn-3-ol. The synthesis relied upon the preparation of a chiral 4-silyloxy-2-alkenylborane by hydroboration of a protected 2,3-allenol and subsequent stereoselective addition to 2- thiophenecarboxaldehyde