Síntesis orientada a la diversidad a través de nuevas metodologías dominó

Abstract

El desarrollo de nuevas colecciones bajo el paradigma de síntesis orientada a la diversidad (DOS) requiere el uso de nuevas metodologías basadas en reacciones capaces de generar complejidad estructural. En este sentido, los procesos dominó se han utilizado ampliamente para la generación rápida y directa de quimiotecas incorporando estructural complejidad y diversidad química. Nuestro grupo se ha interesado en el desarrollo de procesos dominó basados en el reagrupamiento de Claisen propargílico, así como en el estudio de nuevas metodologías organocatalíticas basadas en el principio catalítico “un buen nucleófilo genera una base fuerte”.

El reagrupamiento de Claisen propargílico se ha implementado como una metodología dominó libre de metales para transformar éteres propargílicos vinílicos (PVE) en productos que presentan una gran diversidad estructural. La interconexión de una unidad propargílica y una unidad vinílica mediante un puente éter (C3-O-C2) convierte estas estructuras en excelentes candidatos para participar en el reagrupamiento [3,3]-sigmatrópico, el cual constituye la principal reactividad química codificada en estas estructuras. El perfil de reactividad de estas plataformas se ha utilizado para el desarrollo de nuevas metodologías dominó para la generación selectiva y eficiente, de quimiotecas focalizadas a los siguientes quimiotipos:

» 2,4-Ciclohexadienonas a partir de éteres propargílicos vinílicos terciarios fácilmente accesibles y conteniendo un grupo metino en la posición homopropargílica (Capítulo 1).

» Híbridos producto natural-salicilaldehído. La quimioteca se construyó mediante la reacción de benzoanulación de cetonas naturales (Capítulo 1).

» Tetraaylsalicilaldehídos (TASA). Las nuevas estructuras se sintetizaron mediante un proceso modular en tres etapas utilizando bencil aril cetonas, aril acetilenos, propiolato de metilo y ácidos aril borónicos como bloques de construcción. Se sintetizaron las 15 posibles geométricas de sustitución de los productos TASA en base al principio igual/diferente de los sustituyentes aromáticos (Capítulo 1).

» Policiclos basados en la estructura de 2-oxabiciclo[2.2.2]oct-5-eno. Los quimiotipos se sintetizaron mediante un proceso dominó pericíclico a partir de éteres propargílicos vinílicos terciarios incorporando una cadena con resto alqueno en su estructura. Como prueba de concepto del poder de genardor de complejidad de esta reacción, se generaron ocho quimiotipos policíclicos diferentes (Capítulo 2).

La implementación reacciones dominó de acuerdo al principio catalítico "un buen nucleófilo genera una base fuerte", generó las quimiotecas focalizadas en:

» Acrilonitrilos sustituidos en posición  con grupos electrón atrayentes. Los quimiotipos se obtuvieron como mezclas E,Z, incorporando diferentes grupos electrón atrayentes (ésteres, cetonas, amidas, fosfonatos, óxidos de fosfina y sulfonas). El protocolo se basa en la reacción de hidrocianación organocatalítica de alquinos terminales conjugados (Capítulo 3).

» Metil 3-(cianometoxi)acrilatos (CMVE) incorporando diferentes sustituyentes en la posición contigua al grupo nitrilo. Los quimiotipos se sintetizaron mediante la implementación de una nueva reacción multicomponente de cianovinilación de aldehídos en presencia de un alquino terminal conjugado. Se sintetizaron 46 productos con rendimientos entre 55-99%. (Capítulo 3).

The development of new collections under the diversity-oriented synthesis (DOS) paradigm requires the use of new methodologies based on reactions that are able to generate vast structural complexity. In this regard, domino processes have been widely used for the rapid and direct generation of libraries with high complexity and chemical diversity. Our group has been interested in the development of domino processes based on the propargyl Claisen rearrangement and in the studies of new organocatalytic methodologies based on the catalytic principle “a good nucleophile generates a strong base”. The propargyl Claisen rearrangement has been implemented as a metal-free domino methodology to transform propargyl vinyl ethers (PVEs) into products featuring structural diversity. The spatial clustering C3-O-C2 of a propargylic unit and a vinyl unit convert these structures in excellent candidates to participate in a [3,3] propargylic sigmatropic rearrangement, which constitutes the main feature of chemical reactivity encoded in these structures. The reactivity profile of these platforms has therefore been used to develop new domino methodologies to obtain in a selective and efficient manner, chemical libraries focused on the following chemotypes: » 2,4-Cyclohexadienone structural motifs from easily accessible tertiary propargyl vinyl ethers containing a methine group at the homopropargylic position (Chapter 1). » Natural product–salicyladehyde hybrids. The library was built using the reaction of benzoannulation of natural occurring ketones. (Chapter 1). » Tetraaylsalicylaldehydes (TASAs) from benzylarylketones, arylacetylenes, methyl propiolate and aryl boronic acids as the building blocks. This constitutes a modular and regioselective synthetic strategy to access all 15 different possible geometrical variants (Chapter 1). Polycycles based on the 2-oxabicyclo[2.2.2]oct-5-ene core. The chemotypes were synthesized by an all-periciclic domino process from tertiary PVEs incorporating an alkene chain in their structures. As a proof of concept of the complexity generating power of this reaction, eight different polycyclic chemotypes were synthesized (Chapter 2). The implementation of new catalytic domino reactions based on the catalytic principle “a good nucleophile generates a strong base” into domino reactions, provided the follow libraries: » -Substituted acrylonitriles with an electron withdrawing group. The chemotypes were obtained as E/Z mixtures incorporating an array of different electron withdrawing groups (esters, ketones, amides, phosphonates, phosphine oxides and sulfones). The protocol is based on the hydrocyanation reaction of terminal conjugated (Chapter 3). » 3-Substituted 3-(cyanomethoxy)acrylates (CMVE). The chemotypes were synthesized by the implementation of a new multicomponent cyanovinylation reaction of aldehydes in the presence of a terminal conjugated alkyne. A total of 46 different 3-substituted 3-(cyanomethoxy)acrylates were synthesized with yields spanning from 55% to 99% (Chapter 3)