Enantioselective aldol reactions with aqueous 2,2-dimethoxyacetaldehyde organocatalyzed by binam-prolinamides under solvent-free conditions

Aqueous 2,2-dimethoxyacetaldehyde (60% wt solution) is used as an acceptor in aldol reactions, with cyclic and acyclic ketones and aldehydes as donors, organocatalyzed by 10 mol % of N-tosyl-(Sa)-binam-l-prolinamide [(Sa)-binam-sulfo-l-Pro] at rt under solvent-free conditions. The corresponding monoprotected 2-hydroxy-1,4-dicarbonyl compounds are obtained in good yields and with high levels of diastereo- and enantioselectivity mainly as anti-aldols. In the case of 4-substituted cyclohexanones a desymmetrization process takes place to mainly afford the anti,anti-aldols. 2,2-Dimethyl-1,3-dioxan-5-one allows the synthesis of a useful intermediate for the preparation of carbohydrates in higher yield, de and ee than with l-Pro as the organocatalyst.

Alilación diastereoselectiva de N-terc-butilsulfinil iminas con bromuros alílicos: aplicación a la síntesis de heterociclos nitrogenados benzocondensados

En la presente Memoria se ha estudiado la adición estereoselectiva de diferentes bromuros alílicos mediada por indio a diferentes N-terc-butilsulfiniliminas (tBSiminas), pudiendo participar algunos de los derivados de aminas homoalílicas obtenidos en estos procesos en reacciones de ciclación intramolecular, a través de una N-arilación o una reacción de Heck, para acceder de manera estereoselectiva a estructuras más complejas. Finalmente, se ha demostrado la utilidad sintética de la metodología desarrollada aplicándola a la síntesis de algunos productos naturales y sus derivados. La Discusión de resultados aquí presentada se ha estructurado en las siguientes partes: - Alilación diastereoselectiva de tBS-cetiminas. La alilación de diferentes tBScetiminas con bromuro de alilo en presencia de indio a reflujo de THF dio lugar a los correspondientes derivados de homoalil aminas 5 con buenos rendimientos, en general, variando la diastereoselectividad encontrada con la naturaleza de las tBScetiminas de partida. Las relaciones diastereoméricas en el caso de las cetiminas aromáticas fueron moderadas (75:25-85:15 rd), teniendo lugar la alilación con total diastereoselectividad en el caso de las iminas alifáticas derivadas de metil cetonas (>98:2 rd). Por otro lado la diastereoselectividad fue baja en la alilación de iminas α,β-insaturadas no cíclicas y sorprendentemente muy elevada en los sistemas cíclicos de seis (5j) y siete (5k) eslabones (92:8 y 94:6 rd, respectivamente). - Alilación diastereoselectiva de tBS-iminas con bromuros alílicos sustituidos. La adición de reactivos de alilindio, generados a partir de bromuro de crotilo e indio, a tBS-aldiminas y –cetiminas se produjo con prácticamente total diastereoselectividad facial y buenas relaciones diastereoméricas anti/sin en el caso de tBS-iminas derivadas de benzaldehídos sustituidos y de cetonas. Sin embargo, la diastereoselectividad anti/sin fue prácticamente nula en el caso de los derivados de aldehídos alifáticos lineales. También se encontró que la adición mediada por indio de bromuro de ciclohexenilo a tBS-cetiminas tuvo lugar con alta diastereoselectividad. - Aplicaciones sintéticas de homoalilaminas con un grupo o-bromoarilo en su estructura. El tratamiento de diferentes derivados de homoalilamina 5 y 9 con un anillo aromático en su estructura, que porta a su vez en posición orto un átomo de bromo, bajo condiciones de reacción tipo Heck catalizadas por Pd, llevó a la formación de los compuestos cíclicos esperados de 5, 6 y 7 eslabones con buenos rendimientos. A su vez, también fue posible llevar a cabo la síntesis de diferentes compuestos heterocíclicos benzocondensados a través de reacciones de N-arilación intramolecular, catalizadas bien por compuestos de Cu o de Pd, en compuestos nitrogenados que portan anillos aromáticos orto-bromo sustituidos. - Síntesis estereoselectiva de alcaloides 2–alquiltetrahidroquinolínicos. Se llevó a cabo la síntesis de los productos naturales (–)-angustureína y (–)-cuspareína, siendo el primer paso de reacción en ambos casos la adición de reactivos organomagnesianos a las tBS-aldiminas 8p y ent-8p. Las síntesis se completaron tras 3 etapas adicionales: desulfinilación, N-arilación intramolecular y N-metilación, siendo los rendimientos globales del 49% y 17% respectivamente. También se preparó de manera alternativa la (–)-angustureína a partir de la N-metil-2-aliltetrahidroquinolina (23p) tras metátesis cruzada con (E)-3-hexeno e hidrogenación catalítica posterior del doble enlace olefínico. Por último y a partir del compuesto 23p, tras acoplamiento tipo Heck con 4-bromoveratrol, se llevó a cabo la síntesis de un derivado (24p) de la (–)-cuspareína.

Seguimiento del Grado en Química

Con la implantación del 4º curso del grado en Química, que se ha realizado en el presente curso académico, se han completado los cuatro cursos del grado. En la Facultad de Ciencias se han constituido ocho comisiones de semestre, en las que participan profesores de todos los departamentos que imparten docencia en la titulación y la Comisión de Grado, formada por los coordinadores de las comisiones de semestre que, a su vez, forman parte de una red docente para el seguimiento del grado. Desde estas comisiones se está realizando un intenso trabajo cooperativo cuyo objetivo es alcanzar una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. La coordinación horizontal entre semestres de un mismo curso y la coordinación vertical entre cursos forman parte de las tareas que se desarrollan. Los resultados de este trabajo permiten identificar las deficiencias en el proceso de implantación y plantear posibles propuestas de mejora en la organización docente de la titulación.

Influencia del proceso de evaluación continua en la calificación final de asignaturas de grado del área de Química Orgánica

En la presente memoria se detallan los resultados del análisis comparativo del proceso de evaluación continua, así como su influencia en la calificación final del alumno, en diferentes asignaturas de grado adscritas al área de conocimiento de Química Orgánica: Grado de Biología y Ciencias del Mar, asignatura Química, código 26510; Grado de Química, asignatura Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos, código 26030; Grado en Óptica y Optometría, asignatura Química, código 24014 y Grado en Ingeniería Química, asignatura Química Orgánica Aplicada, código 34513. Dicho análisis comparativo es fruto de los resultados obtenidos por el alumno en las diversas metodologías y estrategias docentes aplicadas en el proceso de evaluación continua que, como se verá, repercuten de manera notable en la calificación final de las asignaturas. También se pretende evaluar el rendimiento y competencias conseguidas por el alumno, destacando ventajas e inconvenientes de la evaluación continua durante el desarrollo de la asignatura. Y como último fin de este estudio se debatirá sobre las estrategias que hayan resultado más efectivas para su posible implantación en sucesivos cursos académicos.

Evaluación continua y análisis de resultados en las asignaturas del grado de química impartidas por el departamento de química orgánica

En esta comunicación se pondrán en común las experiencias de distintos docentes del Departamento que han impartido asignaturas de Química Orgánica tanto en la antigua Licenciatura como en el nuevo Grado de Químicas. Las asignaturas en que se focaliza el estudio, debido a que son de obligada realización, son: Química Orgánica, Estereoquímica Orgánica, Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos y Química Orgánica Avanzada. El objetivo de este estudio permitirá evaluar los cambios que se han llevado a cabo desde el punto de vista de las nuevas metodologías docentes que se han debido aplicar así como de los cambios de contenido que han sufrido las asignaturas. También se pretende evaluar los resultados obtenidos por los alumnos resaltando y comparando las ventajas e inconvenientes encontradas en el nuevo plan de estudios. Además, como fin último este estudio pretende poner en común aquellas estrategias que mejor resultado hayan dado desde distintos ámbitos docentes para aplicarlas en futuros cursos.

Microwave-assisted palladium-catalyzed highly regio- and stereoselective head to head dimerization of terminal aryl alkynes in water

A highly regio- and stereoselective oxime palladacycle/imidazolinium-catalyzed head to head dimerization of terminal aryl alkynes in water is presented. The reaction, which is carried out at 130 °C under microwave irradiation in the presence of 1,3-bis-(2,6-diisopropylphenyl)imidazolinium chloride as ligand, triethylamine as base, and TBAB as surfactant, allows the synthesis of (E)-1,4-enynes as single stereoisomers in good isolated yields.

Efficient Diastereo- and Enantioselective Synthesis of exo-Nitroprolinates by 1,3-Dipolar Cycloadditions Catalyzed by Chiral Phosphoramidite⋅Silver(I) Complexes

Chiral complexes formed by privileged phosphoramidites and silver triflate or silver benzoate are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between azomethine ylides generated from α-amino acid-derived imino esters and nitroalkenes affording with high dr the exo-cycloadducts 4,5-trans-2,5-cis-4-nitroprolinates in high ee at room temperature. In general, better results are obtained using silver rather than copper(II) complexes. In many cases the exo-cycloadducts can be obtained in enantiomerically pure form just after simple recrystallization. The mechanism and the justification of the experimentally observed stereodiscrimination of the process are supported by DFT calculations. These enantiomerically enriched exo-nitroprolinates can be used as reagents for the synthesis of nitropiperidines, by ester reduction and ring expansion, which are inhibitors of farnesyltransferase.

Synthesis of α,β-diamino acid derivatives via asymmetric Mannich reactions of glycine imino esters catalyzed by a chiral phosphoramidite·silver complex

AgOTf·phosphoramidite complexes efficiently catalyze the enantioselective Mannich-type reaction between benzophenone-imine glycine methyl ester and N-tosyl aldimines in the absence of a base. The corresponding syn-adducts, which are the direct precursors of α,β-diamino acids, are obtained with moderate to good syn-diastereoselectivities (up to 9:1) and high enantioselectivities (up to 99% ee).

Glyoxylic Acid versus Ethyl Glyoxylate for the Aqueous Enantio­selective Synthesis of α-Hydroxy-γ-Keto Acids and Esters by the N-Tosyl-(S a)-binam-l-prolinamide-Organocatalyzed Aldol Reaction

N-Tosyl-(S a)-binam-l-prolinamide is an efficient catalyst for the aqueous aldol reaction between ketones and glyoxylic acid, as the monohydrate or as an aqueous solution, or a 50% toluene solution of ethyl glyoxylate. These reactions led to the formation of chiral α-hydroxy-γ-keto carboxylic acids and esters in high levels of diastereo- and enantioselectivities (up to 97% ee), providing mainly anti aldol products. Only cyclopentanone and cyclohexane-1,4-dione afforded an almost 1:1 mixture of the syn/anti-diastereoisomers; however, the reaction between 4-phenylcyclohexanone and ethyl glyoxylate gave the corresponding syn,syn-product as the major diastereoisomer.

Aqueous Enantioselective Aldol Reaction of Methyl- and Phenylglyoxal Organocatalyzed by N-Tosyl-(S a)-binam-l-prolinamide

The direct aldol reaction between methylglyoxal (40% aqueous solution) or phenylglyoxal monohydrate and ketones or aldehydes is catalyzed by N-tosyl-(S a)-binam-l-prolinamide to afford the corresponding chiral γ-oxo-β-hydroxy carbonyl compounds, mainly as anti isomers with enantioselectivities up to 97%.

Synthesis of Dihydroisobenzofurans via Palladium-Catalyzed Sequential Alkynylation/Annulation of 2-Bromobenzyl and 2-Chlorobenzyl Alcohols under Microwave Irradiation

The palladium-catalyzed synthesis of dihydroisobenzofurans has been performed by sequential Sonogashira cross-coupling/cyclization reactions between terminal alkynes and 2-(hydroxymethyl)bromo- and chlorobenzenes in methanol as solvent at 130 °C under microwave irradiation. A 4,4′-dichlorobenzophenone oxime-derived chloro-bridged palladacycle is an efficient pre-catalyst to perform this tandem process using 2-dicyclohexylphosphanyl-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Xphos) as ancillary ligand and potassium hydroxide as base in the absence of a copper cocatalyst. Under these conditions, functionalized 2-bromo- and 2-chlorobenzaldehydes are also suitable partners in the domino process affording phthalans in good yields. All the reactions can be performed under air and employing reagent-grade chemicals under low loading conditions (1 mol% Pd).

Enantioselective Synthesis of exo-4-Nitroprolinates from Nitro­alkenes and Azomethine Ylides Catalyzed by Chiral Phosphor­amidite·Silver(I) or Copper(II) Complexes

Chiral complexes formed by privileged phosphoramidites derived from chiral binol and optically pure Davies’ amines, and copper(II) triflate, silver(I) triflate or silver(I) benzoate are excellent catalysts for the general 1,3-dipolar cycloaddition between nitroalkenes and azomethine ylides generated from α-amino acid derived imino esters. These three methods can be conducted at room temperature to afford the exo-cycloadducts (4,5-trans-2,5-cis-4-nitroprolinates) with high diastereoselectivity and high enantioselectivity. In general, the three procedures are complementary but silver catalysts are more versatile and less sensitive to sterically congested starting materials.

1,2-Functionalized Imidazoles as Palladium Ligands: An Efficient and Robust Catalytic System for the Fluorine-Free Hiyama Reaction

A variety of hydroxy- and amino-functionalized imidazoles were prepared from 1-methyl- and 1-(diethoxymethyl)imidazole by means of isoprene-mediated lithiation followed by reaction with an electrophile. These compounds in combination with palladium acetate were screened as catalyst systems for the Hiyama reaction under fluorine-free conditions using microwave irradiation. The systematic study of the catalytic system showed 1-methyl-2-aminoalkylimidazole derivative L1 to be the best ligand, which was employed under solvent-free conditions with a 1:2 Pd/ligand ratio and TBAB (20 mol-%) as additive. The study has revealed an interaction between the Pd/ligand ratio and the amount of TBAB. The established catalytic system presented a certain degree of robustness, and it has been successfully employed in the coupling of a range of aryl bromides and chlorides with different aryl siloxanes. Furthermore, both reagents were employed in an equimolecular amount, without an excess of organosilane.

Biscarboxy-Functionalized Imidazole and Palladium as Highly Active Catalytic System in Protic Solvents: Methanol and Water

The coupling reaction between aryl bromides and boron reagents is efficiently catalyzed by an in situ generated palladium complex obtained from palladium(II) acetate (0.1 mol%) and 1,3-bis(carboxymethyl)imidazole (0.2 mol%). The catalytic system is very active in protic solvents, especially in methanol. Biaryl derivatives have been prepared in good isolated yields (up to >99%), and additionally styrene and stilbene derivatives have also been prepared by means of this protocol.

Bis(2-aminobenzoimidazole)-Organocatalyzed Asymmetric Alkylation of Activated Methylene Compounds with Benzylic and Allylic Alcohols

The first organocatalyzed asymmetric alkylation of activated methylene compounds using benzylic and allylic alcohols as alkylating agents through dual hydrogen bond activation in an SN1-type reaction is reported. This green protocol employs a bis(2-aminobenzoimidazole) in combination with an achiral Brønsted acid as a bifunctional catalytic system and gives the alkylation products with moderate to good enantioselectivities. Although the scope of the reaction is limited, this methodology can be considered as complementary to existing metal-catalyzed processes. In addition, modest results were obtained in a first attempt to perform a metal-free asymmetric Tsuji–Trost reaction using allylic alcohols. Finally, the recovery and reusability of the organocatalyst is also achieved.