Solvent-Free Enantioselective Organocatalyzed Aldol Reactions

The use of proline as catalyst for the aldol process has given a boost to the development of organocatalysis as a research area. Since then, a plethora of organocatalysts of diverse structures have been developed for this and other organic transformations under different reaction conditions. The use of an organic molecule as catalyst to promote a reaction meets several principles of Green Chemistry. The implementation of solvent-free methodologies to carry out the aldol reaction was soon envisaged. These solvent-free processes can be performed using conventional magnetic stirring or applying ball milling techniques and are even compatible with the use of supported organocatalysts as promoters, which allows the recovery and reuse of the organocatalysts. In addition, other advantages such as the reduction of the required amount of nucleophile and the acceleration of the reaction are accomplished by using solvent-free conditions leading to a “greener” and more sustainable process.

Catalyzed addition of acid chlorides to alkynes by unmodified nano-powder magnetite: synthesis of chlorovinyl ketones, furans, and related cyclopentenone derivatives

Inexpensive and commercially available nano-powder magnetite is an excellent catalyst for the addition of acid chlorides to internal and terminal alkynes, yielding the corresponding chlorovinyl ketones in good yields. The process has been applied to the synthesis of 5-chloro-4-arylcyclopent-2-enones, 3-aryl-1H-cyclopenta[a]naphthalen-1-ones, and (E)-3-alkylidene-2,3-dihydro-1H-cyclopenta[a]naphthalen-1-ones, just by changing the nature of the starting acid chloride or the alkyne. All tested processes elapse with an acceptable or excellent regio- and stereo-selectivity. Moreover, the use of the iridium impregnated on magnetite catalyst permits the integration of the chloroacylation process with a second dehydrochlorination–annulation process to yield, in one-pot, 1-aryl-2,4-dialkylfurans in good yields, independently of the nature of the starting reagents, and including the heteroaromatic ones.

Environmentally friendly and regioselective C3-alkylation of indoles with alcohols through a hydrogen autotransfer strategy

The direct alkylation of indoles using KOH and alcohols, as initial source of the electrophile, under solvent-free conditions is a safe and environmentally benign strategy for selective modification of these structures at the C3-position, without using hazardous and difficult to handle bromide or iodide derivatives or toxic and expensive transition metal catalysts. The protocol shows a broad scope, including halogenated indoles and secondary alcohols.

Copper-Impregnated Magnetite as a Heterogeneous Catalyst for the Homocoupling of Terminal Alkynes

Copper-impregnated magnetite is a versatile heterogeneous catalytic system for the synthesis of 1,3-diynes by the homocoupling of terminal alkynes. This catalyst does not require the use of pressurized oxygen as the oxidant and it does not need a solvent or harsh conditions to give the expected products. Moreover, the catalyst can be removed from the reaction medium simply by using a magnet. The reaction occurs at the lowest copper loading reported for any heterogeneous catalyst.

NHC-Ligand Effectiveness in the Fluorine-Free Hiyama Reaction of Aryl Halides

1-Benzyl-3-(2-hydroxy-2-phenylethyl)imidazolium chloride (5), which is a precursor of an N-heterocyclic carbene ligand, in combination with palladium acetate, has been employed as an effective catalyst for the fluorine-free Hiyama reaction. A systematic study of the catalytic mixture, by a 32 factorial design, has revealed that both the amount of palladium and the Pd/NHC precursor ratio are important factors for obtaining good yields of the coupling products, indicating an interaction between them. The best catalytic system involves mixing 0.1 mol-% palladium acetate in a 1:5 ratio (Pd/salt 5), which allows the effective coupling of a range of aryl bromides and chlorides with trimethoxy(phenyl)silane. The Hiyama reactions are carried out in NaOH solution (50 % H2O w/w), at 120 °C under microwave irradiation during 60 min.

Osmium Catalyst for the Borrowing Hydrogen Methodology: α-Alkylation of Arylacetonitriles and Methyl Ketones

Complex [Os(η6-p-cymene)(OH)(IPr)]OTf is an efficient catalyst precursor for the α-alkylation of arylacetonitriles and methyl ketones with alcohols, which works with turnover frequencies between 675 and 176 h–1 for nitriles and between 194 and 28 h–1 for ketones.

Intramolecular Bromoamination of Conjugated N-Tosylaminodienes Using N-Bromosuccinimide. Synthesis of Bromoallyl-Substituted N-Heterocycles and Their Applications as Building Blocks

The bromonium-promoted cyclization of conjugated aminodienes is described. The reaction proceeds smoothly in the presence of N-bromosuccinimide as halonium promoter, and using N-tosyl-protected aminodienes as substrates, to give the corresponding halocyclization products in high yields and with high diastereoselectivities. It can be envisaged that the formation of these products is the result of an SN2′-type ring-opening of a terminal bromonium intermediate in a 5-exo-trig or 6-exo-trig cyclization mode. The presence of an allyl bromide moiety in the haloamination products makes these molecules highly attractive from a synthetic point of view, as it opens the way for further transformations. Thus, allylic substitution reactions with different nucleophiles (acetate, azide, cyanide, and malonate), palladium-catalysed Suzuki coupling, and silver-mediated bromine displacement reactions were carried out successfully.

Copper-Catalyzed Asymmetric Alkylation of β-Keto Esters with Xanthydrols

The copper(II) triflate-tert-butyl-bisoxazoline [Cu(OTf)2-t-Bu-BOX]-catalyzed asymmetric alkylation of β-keto esters using free benzylic alcohols such as xanthydrols, as alkylating agents, is herein described for the first time. This green protocol renders in general the corresponding products with good results in terms of both yields and enantioselectivities using different keto esters, even when quaternary stereocenters were created. The scope, limitations and mechanistic aspects of the process are also discussed.

Direct Nucleophilic Substitution of Free Allylic Alcohols in Water Catalyzed by FeCl3⋅6 H2O: Which is the Real Catalyst?

The allylic substitution reaction, and particularly the direct allylic amination reaction, of free allylic alcohols in water catalyzed by FeCl3⋅6 H2O is described. This novel environmentally-friendly methodology allows the use of a wide variety of nitrogenated nucleophiles such as sulfonamides, carbamates, benzamides, anilines, benzotriazoles, and azides, generally giving good yields of the corresponding substitution products. The synthetic applicability of the process is also demonstrated because the reaction can be performed on gram-scale. Additionally, carbon nucleophiles such as silylated nucleophiles, aromatic compounds, and malonates also proved to be suitable for this transformation. Finally, the nature of the catalytic species present in aqueous media is unveiled, pointing towards the formation of hexaaquo iron(III) complexes.

Nuevos precursores de iluros de azometino para cicloadiciones 1,3-dipolares

En la presente memoria se describe la síntesis de derivados de pirrolidina, pirrolizidina e indolizidina mediante diferentes metodologías que involicruan una cicloadición 1,3-dipolar multicomponente a través de iluros de azometino generados in situ, así como el estudio cinético de esta reacción vía dos componentes. En el Capítulo I, se describen diferentes métodos de estudio cinético para la interpretación y obtención de parámetros mecanísticos de dicha reacción a partir de la información obtenida mediante Análisis Térmico y más concretamente calorimetría diferencial de barrido. En el Capítulo II, dividido en tres partes, se describe la síntesis de pirrolidinas mediante cicloadición 1,3-dipolar multicomponente (a partir de iluros de azometino) térmica y por irradiación por microondas (Parte 1), catalizada por plata(I) (Parte II) y asimétrica mediante catálisis por plata(I) y un ligando quiral (Parte III); así como la posible aplicabilidad en la síntesis de productos naturales o que presenten actividad biológica. En el Capítulo III, se describe la síntesis de pirrolizidinas mediante la cicloadición 1,3-dipolar multicomponente con iluros de azometino con y sin uso de sales de plata(I), así como un ejemplo en la construcción de un esqueleto de indolizidina siguiendo la misma metodología. Finalmente se incluyen las conclusiones junto con otro tipo de anexos como son las referencias, abreviaciones y la biografía.

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.