Advancing Pd-catalyzed Stereoselective Allylic Substitution Reactions

Author

Xie, Jianing

Director

Kleij, Arjan Willem

Date of defense

2020-10-15

Pages

200 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament de Química Analítica i Química Orgànica

Abstract

Aquesta tesi doctoral se centra principalment en el desenvolupament de nous mètodes catalítics (dòmino) basats en la substitució al·lílica catalitzada per Pd per a la síntesi estereoselectiva de petites molècules funcionals i heterocicles utilitzant un disseny detallat de lligants i substrats. Aquesta tesi està organitzada en cinc capítols: el primer capítol és una introducció general sobre els aspectes bàsics de la química al·lílica. El segon capítol il·lustra el primer mètode general per a la preparació d'èters arílics al·lílics terciaris enantioenriquits mitjançant una eterificación regio- i enantio-selectiva catalitzada per Pd dels VCCs en presència de nucleòfils fenòlics. La regioselectivitat de la reacció pot ajustar-se selectivament al producte lineal Z canviant el lligant fosforamidit a un lligant monofosfina, demostrant així el paper crucial del disseny adequat del lligant. El tercer capítol descriu el disseny d'un nou alcohol al·lílic terciari equipat amb un grup carboxil, que s'utilitza en primer lloc per a la síntesi de γ-lactames α,β-insaturades mitjançant una aminació al·lílica estereoselectiva catalitzada per Pd, seguit d’un procés de ciclació intramolecular. Els estudis mecanístics suggereixen que el grup carboxil és crucial per a aquesta transformació i actua com un grup funcional activador i estereodirector. El quart capítol presenta un enfocament estereodivergent controlat pel lligant per a la síntesi de γ-aminoàcids amb configuració Z o E derivats d'alcohols al·lílics terciaris i amines secundàries. Els resultats experimentals destaquen el paper crucial del lligant de suport i l'angle de mossegada de la difosfina. El cinquè capítol informa sobre un mètode general per a la síntesi de caprolactames insaturades substituïdes a través d'un procés d'aminació / ciclació en cascada utilitzant vinil γ-lactones com a substrats mitjançant l'ús d'un lligant fosforamidito recentment desenvolupat. Finalment, s'extreu una conclusió general per a cada capítol i també es discuteix l’aplicació potencial d'aquestes metodologies desenvolupades.


Esta tesis doctoral se centra principalmente en el desarrollo de nuevos métodos catalíticos (dominó) basados en la sustitución alílica catalizada por Pd para la síntesis estereoselectiva de pequeñas moléculas funcionales y heterociclos utilizando un diseño detallado de ligandos y sustratos. Esta tesis está organizada en cinco capítulos: el primer capítulo es una introducción general sobre los aspectos básicos de la química alílica. El segundo capítulo ilustra el primer método general para la preparación de éteres arílicos alílicos terciarios enantioenriquecidos mediante una eterificación regio- y enantio-selectiva catalizada por Pd de los VCCs en presencia de nucleófilos fenólicos. La regioselectividad de la reacción puede ajustarse selectivamente al producto lineal Z cambiando el ligando fosforamidito a un ligando monofosfina, demostrando así el papel crucial del diseño adecuado del ligando. El tercer capítulo describe el diseño de un nuevo alcohol alílico terciario equipado con un grupo carboxilo, que se utiliza en primer lugar para la síntesis de γ-lactamas α,β-insaturadas mediante una aminación alílica estereoselectiva catalizada por Pd, seguido por un proceso de ciclación intramolecular. Los estudios mecanisticos sugieren que el grupo carboxilo es crucial para esta transformación y actúa como un grupo funcional activador y estereodirector. El cuarto capítulo presenta un enfoque estereodivergente controlado por el ligando para la síntesis de γ-aminoácidos con configuración Z o E derivados de alcoholes alílicos terciarios y aminas secundarias. Los resultados experimentales destacan el papel crucial del ligando de soporte y el ángulo de mordedura de la difosfina. El quinto capítulo informa sobre un método general para la síntesis de caprolactamas insaturadas sustituidas a través de un proceso de aminación / ciclación en cascada utilizando vinil γ-lactonas como sustratos mediante el uso de un ligando fosforamidito recientemente desarrollado. Finalmente, se extrae una conclusión general para cada capítulo y también se discute la aplicación potencial de estas metodologías desarrolladas.


This doctoral thesis is mainly focused on the development of novel catalytic (domino) synthesis methods based on Pd-catalyzed allylic substitution for the stereoselective synthesis of functional small molecules and heterocycles utilizing a detailed ligand engineering and substrate design. The scope of this thesis is organized into five chapters: the first chapter is a general introduction on the regular aspects of allylic chemistry. The second chapter illustrates the first general method for the preparation of enantioenriched tertiary allylic aryl ethers through a Pd-catalyzed regio- and enantio-selective etherification of VCCs in the presence of phenolic nucleophiles. The regioselectivity of the reaction can be finely tuned to the Z-selective linear product by switching the phosphoramidite ligand to a monophosphine ligand, thus proving the crucial role of proper ligand engineering. The third chapter describes a newly designed tertiary allylic alcohol equipped with a carboxyl group, which is firstly used for α,β-unsaturated γ-lactams synthesis through Pd-catalyzed stereoselective allylic amination and intramolecular cyclization process. Mechanistic studies suggest that the carboxyl group is crucial for this transformation, and acts as an activating and stereodirecting functional group. The fourth chapter presents a ligand-controlled stereodivergent approach for the synthesis of either Z or E-configured γ-amino acids derived from tertiary allylic alcohols and secondary amines. The experimental results highlight the crucial role of the supporting ligand and the diphosphine bite angle. The fifth chapter reports a general method for substituted unsaturated caprolactam synthesis through a cascade amination/cyclization process using vinyl γ-lactones as substrate by using a newly developed phosphoramidite ligand. Finally, a general conclusion for each chapter is given and potential applications for these developed methodologies are also discussed.

Keywords

Síntesi Estereoselectiva; Substitució al·lílica; Heterocicles; Síntesis Estereoselectiva; Sustitución alílica; Heterociclos; Stereoselective synthesis; Allylic substitution; Heterocycles

Subjects

5 - Natural Sciences; 54 - Chemistry. Crystallography. Mineralogy; 542 - Practical laboratory chemistry. Preparative and experimental chemistry; 547 - Organic chemistry

Knowledge Area

Ciències

Documents

TESI Jianing Xie.pdf

7.043Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)