Design and Application of Bisphosphite Ligands with a Distal Regulation Site for Asymmetric Catalysis

Resumen

S´ha estudiat el disseny i la síntesi de lligands supramoleculars enantiopurs de tipus bisfosfit, juntament amb les propietats de coordinació d’aquests lligands amb precursors de rodi i pal•ladi. Els complexes de rodi i pal•ladi derivats d’aquests lligands supramoleculars s’han aplicat com catalitzadors en hidroformilacions i substitucions al•líliques asimètriques. Els lligands dissenyats contenen una cadena polioxietilènica, que és la responsable de la regulació a través d'interaccions supramoleculars amb els agents de regulació, i a més contenen dos grups fosfit derivats de diols enantiomèricament purs que es coordinen amb el centre metàl•lic i constitueixen el centre catalític. L’estratègia supramolecular que s’ha emprat en la present Tesi Doctoral es basa en la interacció entre diversos agents de regulació (sals de metalls alcalins, alcalinoterris o lantànids) amb la cadena polioxietilènica del lligand, que serveix per a modificar la geometria i flexibilitat del centre catalític (efecte adaptatiu del catalitzador asimètric). L'ús d'aquesta estratègia de regulació supramolecular ha permès obtenir enantioselectivitats elevades en reaccions d´hidroformilació d’olefines heterocícliques. A més a més, s’ha pogut regular per alguns alquens heterocíclics la regioselectivitat de la reacció i s’ha pogut eliminar la formació de productes secundaris associats amb la reacció d’hidroformilació. Lligands supramoleculars regulables de tipus bisfosfit s’han aplicat també en substitucions al•líliques asimètriques. Els efectes de regulació que s’han obtingut en aquesta transformació han estat notables, tot i què les enantioselectivitats obtingudes han estat moderades. Se ha estudiado el diseño y la síntesis de ligandos supramoleculares enantiopuros de tipo bisfosfito, juntamente con las propiedades de coordinación de estos ligandos con precursores de rodio y paladio. Los complejos de rodio y paladio derivados de estos ligandos supramoleculares se han aplicado como catalizadores en hidroformilaciones y substituciones alílicas asimétricas. Los ligandos diseñados contienen una cadena polioxietilénica, que es la responsable de la regulación a través de interacciones supramoleculares con los agentes de regulación, y que además contienen dos grupos fosfito derivados de dioles enantioméricamente puros que se coordinan al centro metálico y constituyen el centro catalítico. La estrategia supramolecular que se ha empleado en la presente Tesis Doctoral se basa en la interacción entre agentes de regulación diversos (sales de metales alcalinos, alcalinotérreos o lantánidos) con la cadena polioxietilénica del ligando, que sirve para modificar la geometría y flexibilidad del centro catalítico (efecto adaptativo del catalizador asimétrico). El uso de esta estrategia de regulación supramolecular ha permitido obtener enantioselectividades elevadas en reacciones de hidroformilación de olefinas heterocíclicas. Además, se ha podido regular para algunos alquenos heterocíclicos la regioselectividad de la reacción y se ha podido eliminar la formación de productos de isomerización asociados con la reacción de hidroformilación. Ligandos supramoleculares de tipo bisfosfito se han aplicado también en sustituciones alílicas asimétricas. Los efectos de regulación que se han obtenido en esta transformación han sido notables, aunque las enantioselectividades obtenidas han sido moderadas. The design and synthesis of enantiopure supramolecular bisphosphite ligands, together with their coordination properties with rhodium and palladium precursors, have been studied. Rhodium and palladium complexes derived from these supramolecular ligands have been applied as catalysts in asymmetric hydroformylations and allylic substitutions. The designed ligands contain a polyoxyethylene motif, which is the responsible for regulation through supramolecular interactions with the regulation agents, and two phosphite groups derived from enantiomerically pure diol derivatives that bind the metal center and constitute the catalytic site. The supramolecular strategy that has been followed within the present Doctoral Thesis relies on the interaction between a number of regulation agents (alkali metal, alkaline earth metal or lanthanide salts) and the polyoxyethylene motif of the ligand, which serves for the fine modification of the geometry and flexibility of the catalytic center (adaptive effect of the asymmetric catalyst). This supramolecular regulation strategy has led to high enantioselectivities in hydroformylation reactions of heterocyclic olefins and has allowed the regulation of the regioselectivity in the hydroformylation of several cyclic olefins. Furthermore, the formation of byproducts associated with the hydroformylation process has also been suppressed with the use of the above mentioned regulation agents. Supramolecularly regulated bisphosphite ligands have also been applied to asymmetric allylic substitution reactions. Noteworthy regulation effects have been achieved in this transformation, though the enantioselectivies in the allylic substitutions remained moderate.