Tesis Ana M. del Hoyo

351 Pages·2014·12.97 MB·Spanish

by  Ana Maria

Facultad de Ciencias
Departamento de Química Orgánica

SÍNTESIS ENANTIOSELECTIVA DE FERROCENIL-
[5]HELICENOQUINONAS Y FERROCENOS
HELICOIDALES TRI-, TETRA- Y PENTACÍCLICOS

ANA MARÍA DEL HOYO MARTÍN

Directores: Prof. Mª del Carmen Carreño García
Catedrática (UAM)
Prof. Antonio Urbano Pujol
Profesor Titular (UAM)

Madrid, 2014

ABREVIATURAS EMPLEADAS

En esta Tesis Doctoral se han empleado las abreviaturas y acrónimos recomendados
en “Guidelines for Authors” (J. Org. Chem. 2005, 70, 26A).

Ar: Aromático
BINAP: 2,2’-Bis(difenilfosfino)-1,1'-binaftilo
BINOL: 2,2’-1,1´-Bi-2-naftol
Bn: Bencilo
BOP: 2-(Difenilfosfino)-2’-benzoxi-1,1’-binaftilo
CAN: Nitrato amónico de cerio
cat: Catalizador
cod: 1,4-Cicloctadieno
DABCO: 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano
DBMP: 2,6-Di-tert-butili-4-metilpiridina
DCE: 1,2-Dicloroetano
DDQ: 2,3-Diciano-5,6-dicloro-1,4-benzoquinona
DHQD: Dihidroquinidina
DIPEA: Diisopropil etil amina
DMAP: 4-Dimetilaminopiridina
DME: 1,2-Dimetoxietano
DMF: Dimetilformamida
DMSO: Dimetil sulfóxido
dppf: 1,1’-Bis(difenilfosfino)ferroceno
dppp: 1,3-Bis(difenilfosfino)propano
E: Grupo atractor de electrones
E+: Electrófilo
ee: Exceso enantiomérico
equiv: Equivalente(s)
ESI: Electrospray
HPLC: Cromatografía líquida de alta resolución
IE: Impacto electrónico
KHDMS: Hexametildisililamiduro potásico
L*: Ligando quiral
LDA: Diisopropilamiduro de litio
MOP: 2-(Difenilfosfino)-2’-metoxi-1,1’-binaftilo
NBS N-Bromosuccinimida
NMP: N-Metil-2-pirrolidona
NOE: Efecto nuclear Overhauser
PIB: p-iodobencilo
QUINAP: 1-(2-Difenilfosfino-1-naftil)isoquinolina
RMN: Resonancia magnética nuclear
ta: Temperatura ambiente
TAPA: Ácido 2-(2,4,5,7,-tetranitro-9-fluorenilidenaminoxi)propanoico
TBAF: Fluoruro de tetrabutiamonio
TBDMS: terc-Butildimetilsililo
Tf: Trifluorometilsulfonato
TFA: Ácido trifluoroacético
THF: Tetrahidrofurano
TMS: Trimetilsililo
Tol: Tolilo
UV/Vis: Ultravioleta/Visible

ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ...................................................................................... 11
1.1. Introducción ............................................................................................................. 13
1.2. Objetivos ................................................................................................................... 24
1.2.1. Síntesis enantioselectiva de 14-ferrocenil-[5]helicenoquinonas y sistemas
análogos con quiralidad planar y central adicional ..................................................... 24
1.2.2. Síntesis de ferrocenil-triazoloquinonas helicoidales enantiopuras ................... 25
1.2.3. Síntesis de ferroceno helicenos enantiopuros .................................................. 27
2. SÍNTESIS DE 14-FERROCENIL-[5]HELICENOQUINONAS Y SISTEMAS ANÁLOGOS CON
QUIRALIDAD PLANAR Y CENTRAL ADICIONAL ..................................................................... 29
2.1. Antecedentes ............................................................................................................ 30
2.1.1. Métodos de síntesis de ferrocenos homoquirales ............................................ 30
2.1.2. Métodos generales de síntesis de helicenos ..................................................... 37
2.1.3. Antecedentes del grupo de investigación ......................................................... 47
2.2. Síntesis de 14-ferrocenil[5]helicenoquinonas .......................................................... 52
2.2.1. Análisis retrosintético ........................................................................................ 52
2.2.2. Síntesis de (P)-14-ferrocenil-3-metil-11-metoxi-7,8,9,10-tetrahidro-
[5]helicenoquinona...................................................................................................... 55
2.2.3. Síntesis de (P)-14-ferrocenil-3-metil-13-metoxi-7,8,9,10-tetrahidro-
[5]helicenoquinona...................................................................................................... 62
2.2.4. Asignación configuracional ................................................................................ 67
2.2.4.1. Asignación de la configuración absoluta de helicen-1-oles. Método de Katz
................................................................................................................................. 67
2.2.4.2. Configuración absoluta de las ferrocenil helicenoquinonas (P)-14a y (P)-
14b ........................................................................................................................... 70
2.2.5. Síntesis del ferrocenil dieno con quiralidad planar y central ............................ 74
2.2.6. Reacciones de Diels-Alder asimétricas con ferrocenil dienos con quiralidad
planar y central ............................................................................................................ 81
2.2.6.1. Proceso dominó entre el dieno (S ,S)-17 y la sulfinilquinona (SS)-7 .......... 84
P
2.2.6.2. Proceso dominó entre el dieno (R ,R)-17 y la sulfinilquinona (SS)-7 ......... 89
P
2.2.6.3. Resolución cinética del dieno racémico (±)-17 ........................................... 92
2.2.6.4. Resolución química de la sulfinilquinona racémica (±)-7 con los dienos
(R ,R)-17 y (R ,R)-17 ................................................................................................. 98
P P
2.2.7. Propiedades quirópticas de 14-ferrocenil-[5]helicenoquinonas ..................... 100
2.2.8. Propiedades electroquímicas de 14-ferrocenil-[5]helicenoquinonas ............. 111
3. SÍNTESIS DE FERROCENIL-TRIAZOLO-QUINONAS HELICOIDALES ENANTIOPURAS ... 117
3.1. Antecedentes .......................................................................................................... 119
3.1.1. Química “Click” ................................................................................................ 119
3.1.2. Síntesis de triazoles derivados de ferroceno ................................................... 124
3.2. Síntesis de ferrocenil-triazolo-quinonas helicoidales enantiopuras ...................... 130
3.2.1. Análisis retrosintético ...................................................................................... 130
3.2.2. Síntesis de 14-(p-etinilfenil)-3-metil-11-metoxi-7,8,9,10-tetrahidro-
[5]helicenoquinona.................................................................................................... 133
3.2.3. Reacciones de cicloadición 1,3-dipolar con (P)-14-[4-etinilfenil]-
[5]helicenoquinona (P)-22 ......................................................................................... 139
3.2.3.1. Síntesis de triazolo-[5]helicenoquinonas ................................................. 139
3.2.3.2. Síntesis de bis-triazolo-[5]helicenoquinonas ............................................ 143
3.2.4. Propuesta mecanística .................................................................................... 160
3.2.5. Propiedades quirópticas de triazolo- y bis-triazolo-[5]helicenoquinonas ....... 165
3.2.6. Propiedades electroquímicas de triazolo y bis-triazolo-[5]helicenoquinonas 176
3.2.7. Imágenes SEM de 1,4-diazaferrocenofano (P,P)-142 ...................................... 180
4. SÍNTESIS DE FERROCENO-HELICENOS ENANTIOPUROS ............................................ 183
4.1. Antecedentes .......................................................................................................... 185
4.1.1. Síntesis de compuestos poliaromáticos orto-condensados mediante
cicloisomerización catalizada por metales .de transición ......................................... 185
4.1.2 Síntesis de helicenos mediante hidroarilación catalizada por metales de
transición ................................................................................................................... 193
4.1.3. Síntesis de helicenos organometálicos ............................................................ 198
4.2 Síntesis de ferrocenos helicoidales enantiopuros ................................................... 205
4.2.1 Análisis retrosintetico ....................................................................................... 205
4.2.2. Síntesis de (±)-ferroceno-[3]heliceno y de (±)-Ferroceno-[4]heliceno ............ 206
4.2.2.1 Síntesis de (±)-ferroceno-[3]heliceno ........................................................ 207
4.2.2.2 Síntesis de (±)-ferroceno-[4]heliceno ........................................................ 210
4.2.3. Síntesis de (R )-ferroceno-[3]heliceno y de (R )-ferroceno-[4]heliceno ......... 214
P P
4.2.3.1 Síntesis de (R )-ferroceno-[3]helicenosenantiopuro ................................. 215
P
4.2.3.2 Síntesis de (R )-ferroceno-[4]heliceno enantiopuro ................................. 218
P
4.2.4. Síntesis de (R )-ferroceno-[5]heliceno ............................................................ 220
P
4.2.5. Síntesis de (R )-ferroceno-[6]heliceno ............................................................ 230
P
4.3 Asignación estructural de (R )-ferroceno helicenos ................................................ 232
P
4.4 Propiedades quirópticas de ferroceno-helicenos.................................................... 240
5. CONCLUSIONES.......................................................................................................... 245
5. CONCLUSIONS ........................................................................................................... 251
6. EXPERIMENTAL SECTION ........................................................................................... 257
A. GENERAL REMARKS ................................................................................................... 259
B. SOLVENTS AND REAGENTS ........................................................................................ 261
6.1. Synthesis of sulfinylquinones ................................................................................. 262
6.2. Synthesis of bromo-tetrahydrophenanthrenones ................................................. 268
6.3. Synthesis of ferrocenyl-[5]helicenoquinones ......................................................... 273
6.4. Synthesis of enantiopure helical ferrocene-triazolo-quinone triads ...................... 295
6.5. Synthesis of enantiopure ferrocene-helicenes ....................................................... 314
ENANTIOSELECTIVE SYNTHESIS OF FERROCENYL-[5]HELICENEQUINONES AND HELICOIDAL
TRI-, TETRA- Y PENTACYCLIC FERROCENES ........................................................................ 337