Reacciones multicomponente en agua

Resumen

En esta tesis doctoral hemos desarrollado un protocolo multicomponente y organocatalítico para las reacciones de Strecker (adición de cianuro a iminas) y aza-Henry (adición de nitroalcanos a iminas) en condiciones ¿on water¿ (condiciones definidas por la agitación vigorosa de los reactivos orgánicos insolubles en agua en forma de suspensión acuosa). Los protocolos se han desarrollado de acuerdo al modelo heurístico que utiliza la estructura del agua en la interfase orgánico-agua que se genera en condiciones ¿on water¿ que mantiene un elevado número de moléculas de agua tri-coordinadas y con un enlace OH libre e y dirigido al interior de la fase orgánica. Estos enlaces OH forman una red disponible para la formación de enlaces de hidrógeno y, por ende, para la catálisis. Ambas reacciones tienen en común la formación de un intermedio imina y su activación selectiva por enlace de hidrógeno. Las dos reacciones requieren la presencia de cantidades catalíticas de una amina terciaria para la generación del nucleófilo; en el caso de la reacción de Strecker, éste se genera a partir de piruvonitrilo mediante un proceso novedoso y catalizado por base, mientras que en el caso de la reacción de aza-Henry, la reacción necesita la presencia adicional de tiourea para interaccionar con el nitroalcano y favorecer la formación del correspondiente anión. El concepto de catálisis que hemos utilizado para la aza-Henry se basa en el concepto de doble activación por puentes de hidrógeno: mientras el electrófilo (la imina) es activado por formación puentes de hidrógeno con el agua de la interfase, el nucleófilo es activado por el organocatalizador (tiourea) mediante de reconocimiento molecular por puentes de hidrógeno. Las dos versiones han sido implementadas con éxito y han probado ser robustas y muy eficientes. Como hechos notables de estas reacciones cabe destacar la formación de iminas en presencia de agua y el control de su reactividad. Mientras la reacción de Strecker es general para aldehídos y cetonas, la aza-Henry sólo admite, hasta el momento, aldehídos. Es general para el aldehído, siendo además muy eficiente para los alifáticos lineales (sin sustitución en posición alfa); además, esta reacción es general con respecto al nitroalcano y sólo requiere un pequeño exceso del mismo. Una vez implementadas las dos reacciones, hemos estudiado la implementación de su versión asimétrica, siguiendo el modelo de catálisis ya comentado de doble activación, y la aproximación del anión quiral. La quiralidad la introducimos en el sistema mediante el uso de organocatalizadores quirales basados en unidades de tiourea o esquaramida para el reconocimiento del anión (nucleófilo) mediante interacciones por puente de hidrógeno. Mientras que nuestro éxito ha sido relativo en la reacción de Strecker (seguimos trabajando en ello) utilizando catalizadores basados en tioureas, hemos conseguido implementar un protocolo enantioselectivo para la reacción de aza-Henry utilizando anilina como amina primaria, dimetilciclohexilamina como base, aldehídos alifáticos o aromáticos y nitroalcanos de cadena variada. La reacción es catalizador-dependiente, generando un enantiómero u otro en función del catalizador: mientras aquellos basados en unidades de tiourea generan un enantiómero, el otro es accesible a través del uso de catalizadores basados en unidades de escuaramida. En ambos casos la reacción es diastereoselectiva, dando lugar mayoritariamente al aducto anti.