Síntesis de productos de alto valor añadido utilizando metodologías sintéticas de baja toxicidad

  1. Diego Manuel Monzón Rodríguez
Supervised by:
  1. Víctor Sotero Martín García Director
  2. Romen Carrillo Fumero Director

Defence university: Universidad de La Laguna

Year of defence: 2018

Department:
  1. Química Orgánica

Type: Thesis

Teseo: 575644 DIALNET

Abstract

Esta tesis aborda el desarrollo de metodologías de baja toxicidad tanto para sintetizar productos de alto valor añadido como para realizar modificaciones en biomoléculas, lo cual posee múltiples aplicaciones potenciales en varios campos de la ciencia. Por un lado, se han desarrollado métodos libres de metales de transición que involucran transferencias de un solo electrón (SET), en los que antioxidantes naturales como el ácido ascórbico y el ácido gálico y/o productos químicos de baja toxicidad como menadiona o carbonato de sodio actúan como promotores de la reacción principal. Dichos procesos se llevan a cabo en condiciones suaves con el uso de disolventes ecológicos a temperatura ambiente, lo que también contribuye a una mayor sostenibilidad. En algunos casos, también se ha utilizado orujo de uva para promover esas transformaciones, lo que permite la reutilización y valorización de residuos biológicos. En primer lugar, se ha llevado a cabo la arilación directa C-H de (hetero)arenos simples y otras estructuras más complejas, obteniéndose con éxito compuestos (hetero)biarilo. En segundo lugar, se ha llevado a cabo la oxidación con aire de ácidos arilborónicos y otros compuestos, logrando la activación del oxígeno molecular mediante el ciclo redox de la quinona promovido por ascorbato o la auto oxidación de taninos. Por otro lado, se han sintetizado endo cicloalquinos que contienen un heteroátomo en su estructura. Los cicloalquinos tensionados son particularmente interesantes para realizar cicloadiciones de alquino azida en sistemas biológicos ya que evita la toxicidad debida al uso de catalizadores de Cu (I). Los resultados preliminares realizados con nuestros compuestos apuntan a una exitosa cicloadición con azidas libre de cobre. This thesis addresses the development of low toxicity methodologies both to synthesize high added value products and to modify biomolecules, therefore displaying a huge potential application in several fields of science. On the one side, transition metal free methods involving single electron transfers (SET) have been developed, in which natural antioxidants such as ascorbic acid and gallic acid, and/or low toxicity chemicals like menadione or sodium carbonate, act as promoters for the main reaction. Such processes are carried out under mild conditions with the use of environmentally friendly solvents at room temperature, what also contributes to a higher sustainability. In some cases, grape pomace has also been used to promote those transformations, what enables re-utilization and valorization of bio wastes. Firstly, direct C-H arylation of simple (hetero)arenes and other complex scaffolds has been undertook, leading to the successful preparation of (hetero)biaryl compounds. Secondly, oxidation with air of arylboronic acids and other moieties has been performed, achieving the activation of molecular oxygen by ascorbate driven quinone redox cycling or auto oxidation of tannins. On the other side, endo cycloalkynes containing a heteroatom in its structure have been synthesized. The strained cycloalkyne moiety is particularly interesting to perform alkyne azide cycloadditions in biological systems as it avoids the inherent toxicity of the use of Cu(I) catalysts. Preliminary results point towards a successful copper-free cycloaddition between our compounds and azides.