Síntesis de compuestos orgánicos de azufre mediante el empleo de catalizadores metálicos, reactivos electrófilos y ácidos de brønsted

Abstract

Uno de los principales retos de la Química Orgánica es el diseño de nuevos métodos de síntesis para la obtención de moléculas orgánicas habitualmente difíciles de acceder por otras vías. En este sentido, nuestro grupo de investigación se centra en el estudio de nuevos métodos de Síntesis Orgánica, para el desarrollo de metodologías más eficaces y sencillas, que permitan acceder a compuestos con un alto valor añadido. En concreto, los compuestos que contienen azufre despiertan un gran interés debido a su rica reactividad y a su presencia en numerosos productos naturales, compuestos bioactivos, fármacos, materiales, alimentos o agroquímicos, entre otros. De este modo, en el trabajo recogido en la presente tesis doctoral se pretende diseñar y desarrollar nuevas estrategias sintéticas para la obtención de compuestos organosulfurados. Para ello, se abordan cinco líneas de estudio basadas, de manera general, en la síntesis de compuestos de azufre mediante nuevos procesos catalizados por metales de transición, ácidos de Brønsted y reactivos electrófilos. 4 En primer lugar, se estudia la reacción de acoplamiento cruzado de tioles con haluros de alquenilo y pseudo-haluros catalizada por complejos de paladio, mediante una nueva estrategia de acoplamiento cruzado C‒S. En segundo lugar, se investiga la síntesis de sulfuros de propargilo basada en reacciones de sustitución nucleofílica directa de alcoholes de propargilo con tioles, catalizadas por ácidos de Brønsted. Posteriormente, se estudia la reactividad de estos compuestos alquinílicos en procesos de cicloisomerización, para acceder a compuestos cíclicos de azufre de 6 o 5 miembros. Para ello, se han desarrollado metodologías de hidroarilación o yodocarbociclación mediadas por catalizadores metálicos y reactivos electrófilos respectivamente. Por último, se aborda el estudio de reactividad de las sales de sulfonio, interesantes compuestos de azufre que presentan unas excepcionales características para su aplicación en síntesis orgánica. Así, se estudia la reactividad de estas sales en reacciones catalizadas por metales de transición para acceder a nuevos productos organosulfurados poliinsaturados y/o cíclicos, como benzo[b]tiofenos.

One of the major challenges in Organic Chemistry is the design of new synthetic methods to afford organic molecules usually difficult to access by other routes. Our research group has been working in the development of new methods in Organic Synthesis for years, focusing on: • Study of new strategies to prepare functionalised heterocyclic compounds based on the use of organometallic compounds, such as carbolithiation reactions, palladium-catalyzed cross-coupling, or ortho-metallation reactions. • Research of new intermolecular o intramolecular cycloaddition reaction, catalysed by transition-metal complexes (Au, Ag, Cu, Pt) or cyclisation reaction mediated by electrophilic compounds, like iodinated derivatives. • Survey of nucleophilic substitution reactions of alcohol with different nucleophiles (OH, NH, SH,…) by Brønsted acid catalysts. Based on these research lines, this work aims to design and develop new synthetic strategies to obtain organosulphur compounds. For that purpose, five lines of study will be addressed, which are described in the following chapters. This thesis focuses on the synthesis of sulphur compounds through new processes catalysed by transition metals, Brønsted acids and electrophilic cyclisation. Firstly, the cross-coupling reaction of thiols, alkenyl halides, and pseudo-halides catalysed by palladium complexes is studied. A new strategy for the formation of C‒S bonds is examined, to obtain alkenyl thioethers. Secondly, the synthesis of propargyl sulfides is investigated based on direct nucleophilic substitution reactions of propargyl alcohols with thiols catalysed by Brønsted acids. Afterward, the reactivity of these interesting alkynyl products is studied in cyclisation processes to gain access to 6- or 5-membered cyclic sulphur compounds. Transition metal catalysed reactions and electrophilic cyclisation will be explored for this objective. Finally, the study of a new type of sulphur compound, sulphonium salts, will be approached. The reactivity of these salts will be studied in transition metal catalysed reactions to access new polyunsaturated and/or cyclic organosulphur products.