Disseny i síntesi de nous tensioactius quirals ciclobutànics a partir de β-aminoàcids i γ-hidroxiàcids

En el present treball de recerca s’ha dut a terme la síntesi esteroselectiva de tensioactius quirals ciclobutànics per tal que més endavant es puguin estudiar les seves propietats. Aquests tensioactius s’han preparat a partir dels 1,3-aminoalcohols i d’un 1,3-hidroxiàcid. Tots aquests productes són enantiopurs i se sintetitzen, en última instància, a partir d’etilè i d’anhídrid maleic. A partir d’aquests intermedis claus, i per reaccions successives, s’han sintetitzat dos tensioactius i el precursor d’un tercer.

Síntese de aminoálcoois derivados do D-manitol

Aminoalcohols have found important applications in synthetic and medicinal chemistry, being used as chiral building blocks for the synthesis of many biologically active compounds. This class of compounds has been also used as chiral auxiliaries and ligands in asymmetric synthesis. Due to the importance of aminoalcohols in the treatment of several diseases, such as tuberculosis, the aim of this article is the synthesis and preliminary evaluation against tuberculosis of six aminoalcohols in 5 or 6 steps using D-mannitol as starting material, which is a useful carbohydrate employed in many syntheses.

Aproximacions sintètiques per a la preparació estereoselectiva de noves quinolil i pirazolilglicines i per a la preparació en fase sòlida de llibreries de benzotiazoles, 1,2,4-triazines i benzimidazoles

El treball experimental que ha permès redactar la present Tesi Doctoral ha estat dividit en dues parts. A la primera part es presenten els resultats referents a la síntesi estereocontrolada de noves heteroarilglicines (quinolil i pirazolilglicines) a partir de cetones acetilèniques, substrats quirals que permeten accedir a l'esquelet de diferents heterocicles (quinolines i pirazoles), la posterior obtenció dels corresponents quinolil i pirazolil--aminoalcohols i les diferents metodologies d'oxidació per tal d'accedir a les corresponents quinolil i priazolilglicines objectiu. A la segona part d'aquesta memòria s'ha estudiat, en dissolució, l'habilitat del grup alquilsulfona com a grup sortint eficaç en reaccions d'ipso-substitució nucleofilica. El desenvolupament d'aquesta reacció ha servit de punt de partida per a la creació de llibreries d'heterocicles amb alta diversitat molecular i potencial interès biològic sobre fase sòlida.

Síntesi en dissolució i fase sòlida de nous derivats primidínics amb una alta diversitat molecular

En aquest treball s'ha desenvolupat una metodologia eficaç envers la síntesi de diferents derivats pirimidínics amb un alt grau de diversitat molecular. Aquesta metodologia es basa en la S-alquilació selectiva dels 2-tiouracils (2) utilitzats com a material de partida. Aquesta reacció es realitza amb bromur de benzil quan es treballa en dissolució, o bé amb la reïna de Merrifield quan la química és sobre suport sòlid. Seguidament, s'alquila selectivament l'àtom d'oxigen de les benzilsulfanilpirimidinones (3) mitjançant la reacció de Mitsunobu, o bé utilitzant diferents halurs d'alquil en presència d'una base. Amb les 4-alcoxipirimidines (4) es realitzen diverses transformacions químiques, per exemple, addicions de Grignard, reducció i posterior metilació del grup carbonil (quan R2 = CH2COPh), etc. Posteriorment, s'oxida el grup sulfanil a sulfona utilitzant m-CPBA. Finalment es desplaça la funció sulfona amb diversos nucleòfils. Gràcies a aquesta metodologia s'han preparat diferents 2-amino-4-alcoxipirimidines (7, Nu = RR'N) en dissolució i sobre suport sòlid. Mitjançant algunes variacions s'han pogut obtenir altres derivats pirimidínics: - 4(3H)-pirimidinones 2,6-disubstituïdes (8, Nu = RR'N, ArO, RR'R''C), preparades a partir de la hidròlisi del grup alcòxid (OR5) dels compostos (7) en medi àcid. - imidazo[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 1) i pirimido[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 2). Els compostos (9) s'han obtingut selectivament a través d'una ciclació intramolecular de les pirimidines (7, Nu = aminoalcohols) utilitzant àcid sulfúric. Quan s'han ciclat els compostos (8, Nu = aminoalcohols) mitjançant una reacció de Mitsunobu intramolecular, s'han obtingut els regioisòmers (9) i (10) en diferents proporcions en funció dels grups presents en l'anell. - pirimidines funcionalitzades amb restes d'-arilglina (11). La funció arilglicina s'ha preparat mitjançant la condensació d'amines (4, R2 = CH2CHR3NHR4) amb àcid glioxàlic i àcids arilborònics (reacció de Petasis). L'oxidació del grup sulfanil dels compostos (11) a sulfona utilitzant m-CPBA ha provocat també l'oxidació de l'àtom de nitrogen de l'arilglicina. Alguns d'aquests derivats pirimidínics han mostrat ser inhibidors del Mycobacterium tuberculosis.

Rhodium-catalyzed carbonylation of allylaminoalcohols: Catalytic synthesis of N-(2-hydroxy-alkyl)-gamma-lactams and bicyclic oxazolidines

Gamma-lactams and bicyclic oxazolidines are important structural frameworks in both synthetic organic chemistry and related pharmacological fields. These heterocycles can be prepared by the rhodium-catalyzed carbonylation of unsaturated amines. In this work, allylaminoalcohols, derived from the aminolysis of cyclohexene oxide, styrene oxide, (R)-(+)-limonene oxide, and ethyl-3-phenyl-glicidate, were employed as substrates. These allylaminoalcohols were carbonylated by employing RhClCO(PPh3)(2) as a precatalyst under varying CO/H-2 mixtures, and moderate to excellent yields were obtained, depending on the substrate used. The results indicated that an increase in the chelating ability of the substrate (-OH and -NHR moieties) decreased the conversion and selectivity of the ensuing reaction. Additionally, the selectivity could be optimized to favor either the gamma-lactams or the oxazolidines by controlling the CO/H-2 ratio. A large excess of CO provided a lactam selectivity of up to 90%, while a H-2-rich gas mixture improved the selectivity for oxazolidines, resulting from hydroformylation/cyclization. Studies of the reaction temperature indicated that an undesirable substrate deallylation reaction occurs at higher temperature (>100 degrees C). Further, kinetic studies have indicated that the oxazolidines and gamma-lactams were formed through parallel routes. Unfortunately, the mechanism for oxazolidines formation is not yet well understood. However, our results have led us to propose a catalytic cycle based on hydroformylation/acetalyzation pathways. The gamma-lactams formation follows a carbonylation route, mediated by a rhodium-carbamoylic intermediate, as previously reported. To this end, we have been able to prepare and isolate the corresponding iridium complex, which could be confirmed by X-ray crystallographic analysis. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Síntese e caracterização de amino ácidos e ésteres n-(aminoalquil)-lactâmicos derivados do paba com potencial atividade biológica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

1,2-Additionen deprotonierter Alpha-Aminonitrile: Umgepolte Imine als vielseitige Synthesebausteine

Von aromatischen Aldehyden abgeleitete α-Aminonitrile können ohne die Anwendung von Schutzgruppen in α-Position deprotoniert werden, wenn keine lithiumhaltigen Basen verwendet werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Reaktionen deprotonierter α-Aminonitrile mit Elektrophilen zu untersuchen. Die Addition von α-Aminocarbanionen an Imine führt unter intramolekularer Eliminierung von HCN zu Endiaminen, die sich in einer Eintopfsynthese abhängig von der Aufarbeitung in 1,2-Diamine oder 1,2-Diimine umwandeln lassen. Die nach Oxidation durch Luftsauerstoff erhaltenen Diimine können mit dem Reduktionsmittel BH3·THF diastereoselektiv reduziert werden. Es hat sich hier gezeigt, dass durch Zugabe einer katalytischen Menge an NaBH4 hauptsächlich die syn-Diamine erhalten werden, der Zusatz von Phthalsäure wiederum liefert bevorzugt die anti-Produkte. In beiden Fällen wird das Produkt in quantitativer Ausbeute erhalten. So konnte also eine effektive diastereoselektive Reduktionsmethode entwickelt werden, die eine freie Wahl der syn- oder anti-Konfiguration ermöglicht. Um enantiomerenreine 1,2-Diamine zu erhalten, wurden verschiedene Methoden getestet. Sowohl auxiliargesteuerte Synthesen mit einem N-Glycosyl-Aminonitril oder mit chiralen Sulfinyliminen als auch die Reduktion durch chirale Borverbindungen (CBS-Katalysatoren, Triacyloxyborhydrid oder Diisopinocamphenylboran), Transferhydrierungen mit chiralen Difluortitanocen-, Noyori- oder Organophosphat-Katalysatoren sowie enantioselektive Hydrierungen mit chiralen Übergangsmetall-katalysatoren waren jedoch nicht erfolgreich. Die Umsetzung der 1,2-Diimine mit Chlormethylethern oder -estern liefert die entsprechenden unsymmetrischen Imidazoliumsalze. Diese konnten zu N-heterocyclischen Carbenen deprotoniert und erfolgreich als Liganden in Suzuki- und Heck-Reaktionen eingesetzt werden. Durch die 1,2-Addition α-deprotonierter Streckerprodukte und anschließende Reduktion im Eintopfverfahren konnten 1,2-Aminoalkohole in mäßigen bis guten Ausbeuten dargestellt werden. Die Umsetzung von α-Aminocarbanionen mit N-Acyliminen erlaubt zudem die Synthese tetrasubstituierter Imidazole und trisubstituierter Oxazole in drei beziehungsweise vier Stufen: Die zunächst gebildeten α-Amino-α-acylaminopropionitrile können isoliert und in Gegenwart von Base einer Retro-Strecker-Reaktion unterworfen werden. Abhängig vom Substitutionsmuster schließt sich in manchen Fällen nach der Eliminierung von HCN direkt die Cyclisierung zum Imidazol an. Nicht cyclisierte Intermediate lassen sich durch Dehydratisierung mit PCl5 zu Imidazolen umsetzen, aber auch unter sauren Bedingungen zu α-Acylaminoketonen hydrolysieren, welche wiederum durch Einwirkung von PCl5 in Oxazole überführt werden können. Auf diese Weise wurden Imidazole und Oxazole in moderaten bis hohen Gesamtausbeuten hergestellt.

New methods for the asymmetric synthesis of α-alkylated ketones and 1,3-amino alcohols

A large number of optically active drugs and natural products contain α-functionalised ketones or simple derivatives thereof. Furthermore, chiral α-alkylated ketones are useful synthons and have found widespread use in total synthesis. The asymmetric alkylation of ketones represents one of the most powerful and longstanding procedures in organic chemistry. Surprisingly, however, only one effective methodology is available, and this involves the use of chiral auxiliaries. This is discussed in Chapter 1, which also provides a background of other key topics discussed throughout the thesis. Expanding on the existing methodology of chiral auxiliaries, Chapter 2 details the synthesis of a novel chiral auxiliary containing a pyrrolidine ring and its use in the asymmetric preparation of α-alkylated ketones with good enantioselectivity. The synthesis of racemic α-alkylated ketones as reference standards for GC chromatography is also reported in this chapter. Chapter 3 details a new approach to chiral α-alkylated ketones using an intermolecular chirality transfer methodology. This approach employs the use of simple non-chiral dimethylhydrazones and their asymmetric alkylation using the chiral diamine ligands, (+)- and (-)-sparteine. The methodology described represents the first example of an asymmetric alkylation of non-chiral azaenolates. Enantiomeric ratios up to 83 : 17 are observed. Chapter 4 introduces the first aldol-Tishchenko reaction of an imine derivative for the preparation of 1,3-aminoalcohol precursors. 1,3-Aminoalcohols can be synthesised via indirect routes involving various permutations of stepwise construction with asymmetric induction. Our approach offers an alternative highly diastereomeric route to the synthesis of this important moiety utilising N-tert-butanesulfinyl imines in an aldol-Tishchenko-type reaction. Chapter 5 details the experimental procedures for all of the above work. Chapter 6 discusses the results of a separate research project undertaken during this PhD. 2-alkyl-quinolin-4-ones and their N-substituted derivatives have several important biological functions such as the role of Pseudomonas quinolone signal (PQS) in quorum sensing. Herein, we report the synthesis of its biological precursor, 2-heptyl-4-hydroxy-quinoline (HHQ) and possible isosteres of PQS; the C-3 Cl, Br and I analogues. N-Methylation of the iodide was also feasible and the usefulness of this compound showcased in Pd-catalysed cross-coupling reactions, thus allowing access to a diverse set of biologically important molecules.