Exploiting Imine Photochemistry for Masked N‐Centered Radical Reactivity

This report details the development of a masked N‐centered radical strategy that harvests the energy of light to drive the conversion of cyclopropylimines to 1‐aminonorbornanes. This process employs the N‐centered radical character of a photoexcited imine to facilitate the homolytic fragmentation of the cyclopropane ring and the subsequent radical cyclization sequence that forms two new C−C bonds en route to the norbornane core. Achieving bond‐forming reactivity as a function of the N‐centered radical character of an excited state Schiff base is unique, requiring only violet light in this instance. This methodology operates in continuous flow, enhancing the potential to translate beyond the academic sector. The operational simplicity of this photochemical process and the structural novelty of the (hetero)aryl‐fused 1‐aminonorbornane products are anticipated to provide a valuable addition to discovery efforts in pharmaceutical and agrochemical industries.The N‐centered open‐shell character of photoexcited cyclopropylimines is utilized to initiate a radical fragmentation–cyclization sequence that generates bridgehead‐functionalized norbornanes. This unique mode of reactivity requires only violet light to proceed, and the 1‐aminonorbornane products are valuable building blocks for drug and agrochemical discovery programs.Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/153143/1/anie201909492_am.pdfhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/153143/2/anie201909492.pdfhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/153143/3/anie201909492-sup-0001-misc_information.pd

Homogeneous rhodium(I)-catalysis in de novo heterocycle syntheses

Recent research has led to the development of mild, efficient and selective catalytic systems based on Rh(I) complexes. This review summarises the applications of these catalysts to the synthesis of heterocycles from simple building blocks. Included herein are approaches based on cycloisomerisation, cycloaddition, hydroacylation and hydroarylation reactions, as well as various tandem and domino procedures and carbonylation processes

Asymmetric transformations of donor-acceptor cyclopropanes under bronsted acid catalysis

312 p.Los ciclopropanos dadores-aceptores, son considerados importantes estructuras en la construcción de moleculas más complejas, debido a su tendencia termodinámica a sufrir apertura de anillo impulsada por la liberación de tensión anular. En este sentido, los ácidos de Brønsted se pueden utilizar para activar ciclopropanos dadores-aceptores que contienen un grupo acilo a través de la formación de enlace de hidrógeno, lo cual aumenta el efecto push-pull, induciendo una alta polarización del enlace C-C que se encuentra entre ambos sustituyentes y favoreciendo su escisión para formar el reactivo 1,3-dipolo intermedio. El trabajo realizado se centra tanto en la reacción intra- como intermolecular de estos ciclopropanos en presencia de ácidos de Brønsted. Por un lado, se ha llevado a cabo la versión enantioselectiva del reagrupamiento de Cloke-Wilson para la síntesis de una variedad de 2,3-dihidrofuranos enantioenriquecidos con buenos rendimientos empleando ácidos fosfóricos quirales derivados del BINOL como catalizadores. Por otro lado, se ha estudiado la reactividad de ciclopropanos dadores-aceptores frente a indoles 3-sustituidos, para la síntesis de varios derivados de dihidropiridoindol con rendimientos de buenos a excelentes. Además, se ha evaluado trasladar dicha reactividad a la formación de dihidropiridoindoles enantioeriquecidos mediante activación de ácidos fosfóricos y fosforamidas quirales derivados de BINOL, aunque deben considerarse modificaciones adicionales en las condiciones de reacción para lograr un proceso totalmente regio- y enantioselectivo

Asymmetric transformations of donor-acceptor cyclopropanes under bronsted acid catalysis

312 p.Los ciclopropanos dadores-aceptores, son considerados importantes estructuras en la construcción de moleculas más complejas, debido a su tendencia termodinámica a sufrir apertura de anillo impulsada por la liberación de tensión anular. En este sentido, los ácidos de Brønsted se pueden utilizar para activar ciclopropanos dadores-aceptores que contienen un grupo acilo a través de la formación de enlace de hidrógeno, lo cual aumenta el efecto push-pull, induciendo una alta polarización del enlace C-C que se encuentra entre ambos sustituyentes y favoreciendo su escisión para formar el reactivo 1,3-dipolo intermedio. El trabajo realizado se centra tanto en la reacción intra- como intermolecular de estos ciclopropanos en presencia de ácidos de Brønsted. Por un lado, se ha llevado a cabo la versión enantioselectiva del reagrupamiento de Cloke-Wilson para la síntesis de una variedad de 2,3-dihidrofuranos enantioenriquecidos con buenos rendimientos empleando ácidos fosfóricos quirales derivados del BINOL como catalizadores. Por otro lado, se ha estudiado la reactividad de ciclopropanos dadores-aceptores frente a indoles 3-sustituidos, para la síntesis de varios derivados de dihidropiridoindol con rendimientos de buenos a excelentes. Además, se ha evaluado trasladar dicha reactividad a la formación de dihidropiridoindoles enantioeriquecidos mediante activación de ácidos fosfóricos y fosforamidas quirales derivados de BINOL, aunque deben considerarse modificaciones adicionales en las condiciones de reacción para lograr un proceso totalmente regio- y enantioselectivo

Biomarcadors paleoclimàtics a la conca de la Guaiana (Atlàntic tropical occidental)

The main objective of this thesis is the study of a marine sediment core located in front of French Guiana (7°48’75’’N i 53°0’80’’W -1233m bsl and 39m length), in northern South America. The last 415,000 years were studied at high resolution by identification and quantification of organic fossil compounds. Two types of biomarkers were used: continental (n-alkanes and n-alcohols) which are synthesized by higher plants and marine (C37 alkenones) which are synthesized by phytoplankton (some species of Hapthophyceae). The former provide information on precipitation and vegetation changes in the Amazon basin and the later show the sea surface temperatures variations in the studied area. Despite being closer to equator, the Guiana region records perfectly the glacial/interglacial variations (last 4 cycles) and the submillennial variability, including the D-O and HE that are characteristic of the last glacial period.En aquesta tesi doctoral s'estudia un testimoni marí recollit davant de les costes de la Guaiana francesa (7°48'75''N i 53°0'80''O, -1233m i 39m de llargada), a la regió tropical de Sud-Amèrica, àrea fins ara no considerada des de la perspectiva paleoclimàtica. L'estudi de compostos orgànics fòssils ha permès reconstruir el clima esdevingut durant els últims 415.000 anys. S'han fet servir dos tipus de biomarcadors: continentals (n-alcans i n-alcohols de cadena lineal) provinents de plantes superiors i marins (C37 alquenones) que sintetitzen algues (algunes espècies d'haptofícies). Els continentals donen informació sobre els canvis de precipitació i vegetació que hi ha hagut a la regió amazònica. Els marins donen informació sobre les variacions de temperatura superficial a l'oceà en l'àrea d'estudi. La regió de la Guaiana, tot i la proximitat a l'equador, registra perfectament els canvis glacials/interglacials al llarg dels últims 4 cicles climàtics. També permet observar els esdeveniments produïts a escala submil·lenària, inclosos els D-O i HE característics de l'últim període glacial.Postprint (published version

Biomarcadors paleoclimàtics a la conca de la Guaiana (Atlàntic tropical occidental)

The main objective of this thesis is the study of a marine sediment core located in front of French Guiana (7°48’75’’N i 53°0’80’’W -1233m bsl and 39m length), in northern South America. The last 415,000 years were studied at high resolution by identification and quantification of organic fossil compounds. Two types of biomarkers were used: continental (n-alkanes and n-alcohols) which are synthesized by higher plants and marine (C37 alkenones) which are synthesized by phytoplankton (some species of Hapthophyceae). The former provide information on precipitation and vegetation changes in the Amazon basin and the later show the sea surface temperatures variations in the studied area. Despite being closer to equator, the Guiana region records perfectly the glacial/interglacial variations (last 4 cycles) and the submillennial variability, including the D-O and HE that are characteristic of the last glacial period.En aquesta tesi doctoral s'estudia un testimoni marí recollit davant de les costes de la Guaiana francesa (7°48'75''N i 53°0'80''O, -1233m i 39m de llargada), a la regió tropical de Sud-Amèrica, àrea fins ara no considerada des de la perspectiva paleoclimàtica. L'estudi de compostos orgànics fòssils ha permès reconstruir el clima esdevingut durant els últims 415.000 anys. S'han fet servir dos tipus de biomarcadors: continentals (n-alcans i n-alcohols de cadena lineal) provinents de plantes superiors i marins (C37 alquenones) que sintetitzen algues (algunes espècies d'haptofícies). Els continentals donen informació sobre els canvis de precipitació i vegetació que hi ha hagut a la regió amazònica. Els marins donen informació sobre les variacions de temperatura superficial a l'oceà en l'àrea d'estudi. La regió de la Guaiana, tot i la proximitat a l'equador, registra perfectament els canvis glacials/interglacials al llarg dels últims 4 cicles climàtics. També permet observar els esdeveniments produïts a escala submil·lenària, inclosos els D-O i HE característics de l'últim període glacial

Desenvolupament i aplicació de metodologies òmiques, analítiques i quimiomètriques en estudis ambientals

[cat] En aquesta Tesi s’han dissenyat, desenvolupat i aplicat noves metodologies quimiomètriques d’anàlisi multivariant de dades que permeten l’extracció d’informació química i bioquímica en estudis òmics i ambientals a partir de dades cromatogràfiques. S’ha estudiat la influència de diferents factors externs (estadi de creixement, tipus de cultiu, varietat i tipus de mostra) sobre el cultiu del blat mitjançant la comparació de les metodologies ANOVA-PCA i ASCA. Aquestes eines quimiomètriques s’han aplicat sobre l’anàlisi dirigida dels perfils TIC LC-MS dels metabòlits secundaris (al·leloquímics) del blat. Aquestes eines han permès interpretar els canvis dels seus metabòlits en relació als factors externs considerats. La concentració dels metabòlits al·leloquímics DIMBOA-Glc, DIMBOA, HMBOA i MBOA ha canviat de forma sistemàtica durant el creixement de la planta del blat en relació als factors estadi de creixement, tipus de mostra i la seva interacció. S’ha desenvolupat una estratègia experimental no dirigida per a l’estudi i anàlisi d’experiments metabolòmics de mostres de llevat, utilitzant cromatografia líquida amb detecció per espectrometria de masses (LC-MS) i mètodes quimiomètrics d’anàlisi de les dades experimentals obtingudes. Aquesta estratègia ha permès avaluar l’efecte de condicions estressants sobre el cultiu del llevat (canvi de temperatura de cultiu i concentracions creixents de Cu(II)). S’han avaluat els canvis en les àrees dels perfils d’elució cromatogràfica dels metabòlits resolts per MCR-ALS. Els mètodes quimiomètrics de selecció de variables VIP-PLS i SR-PLS han permès la discriminació entre mostres de llevat control i tractades. La identificació temptativa dels metabòlits s’ha fet a partir dels seus espectres de masses resolts per MCR-ALS. S’ha proposat una interpretació biològica dels canvis observats en el metaboloma com a conseqüència dels canvis en les condicions del seu cultiu (canvis de temperatura i concentracions creixents de Cu(II)). S’han observat modificacions en el metaboloma del llevat quan aquest s’ha cultivat a 42ºC (condicions estressants), i s’ha detectat l’inici procés d’estrès oxidatiu en el llevat quan aquest s’ha cultivat a concentracions (subletals) creixents de Cu(II). S’ha realitzat l’estudi de les correlacions existents entre les concentracions dels compostos orgànics determinades per CG-MS acumulats als sediments marins (IODP- U1318) durant l’època del Miocè i la temperatura superficial del mar (SST) en el mateix període de temps. S’ha aplicat el mètode VIP-PLSR als perfils cromatogràfics TIC GC-MS de mostres de sediments marins per a la selecció de nous possibles marcadors paleoclimàtics dels canvis de temperatura en el període de temps investigat. Aquest estudi ha permès la diferenciació entre les aportacions dels compostos del grup de lípids d’origen marí i terrestre. Finalment, s’han estudiat i comparat diferents mètodes quimiomètrics de selecció de variables, VIP-PLS i SR-PLS, en l’anàlisi de diversos conjunts de dades multivariants de naturalesa i complexitat diversa. En particular, aquest estudi s’ha aplicat a la selecció de variables en els següents casos: 1) selecció dels paràmetres fisicoquímics de l’aigua que influeixen més en el seu gust; 2) selecció dels compostos orgànics fòssils dels sediments marins, les concentracions dels quals (obtingudes per GC-MS) es correlacionaven més amb els canvis de temperatura superficial de l’aigua del mar en estudis paleoclimàtics; i 3) selecció dels gens, a partir d’anàlisi de xips d’ADN (microarrays), de l’organisme Daphnia magna exposat a dosis subletals de SSRI, en relació a la seva reproducció. S’ha demostrat que el mètode SR té una alta sensibilitat i especificitat. El mètode VIP també ha presentat alta sensibilitat i ha estat més rigorós per a la selecció de variables en els cromatogrames TIC, però ha demostrat baixa especificitat en la resta de conjunt de dades.[eng] In this Thesis we designed, developed and implemented new chemometric methodologies for data multivariate analysis to enable the extraction of chemical and biochemical information from chromatographic data in omic studies. We studied the influence of different external factors (growth stage, type of cultivation, tissue sample and variety) in wheat cultivation by comparing ANOVA-PCA and ASCA. These chemometric methods have been applied to TIC LC-MS profiles of secondary metabolites (allelochemicals) to interpret changes in relation to the considered factors. We developed an untargeted strategy for the study and analysis of metabolic yeast profiles using liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS) and chemometric methods. This strategy allowed the evaluation of the effect of stressful conditions on yeast cultivation (temperature cultivation change and Cu(II) increasing concentrations). Changes in metabolites of the chromatographic elution profiles resolved by MCR-ALS were evaluated. PLS-DA method allowed the discrimination between treated and control yeast samples. Metabolites identification was performed from their mass spectra resolved by MCR-ALS. A biological interpretation of the observed changes in yeast metabolome was proposed as a result of cultivation condition changes. We studied the correlations between TIC GC-MS profiles of organic compounds accumulated in marine sediments (IODP-U1318) and sea surface temperatures (SST) during the early-middle Miocene. VIP-PLS method was applied to marine sediments chromatographic profiles for the selection of possible paleoclimatic markers of SST changes. Finally, we studied and compared VIP-PLS and SR-PLS methods for variable selection in the analysis of multivariate data sets of different nature and varying complexity: 1) physicochemical water parameters in relation to water taste; 2) fossil organic compounds (obtained by GC-MS) from marine sediments in relation to changes in SST; 3) Daphnia magna genes (obtained by DNA microarrays) exposed to sublethal doses of SSRI in relation to its reproduction

Quinolines from oximes

The photochemistry of a number of arylidenecyclopentanone oxime 0 - acetates and methyl ethers has been investigated. Irradiation of several of these compounds in methanol leads to initial E-Z geometrical isomérisation and ultimately to the formation of nitrogen containing heterocycles via a 671-electron photocyclisation process followed by an elimination. The photocyclisation has been investigated for aryl groups containing both electron withdrawing and electron donating substituents. Cyclisation is not observed in the case of electron withdrawing groups such as 2-(4- cyanobenzylidene)cyclopentanone oxime O-acetate, 2-(3-cyanobenzylidene) cyclopentanone oxime O-acetate, 2-(3-fluorobenzylidene)cyclopentanone oxime O-acetate and 2-(3-chlorobenzylidene)cyclopentanone oxime O-acetate, whereas the presence of electron donating groups such as 2-(3- methoxybenzylidene)cyclopentanone oxime O-acetate and 2-(3- methylbenzylidene)cyclopentanone oxime O-acetate facilitates the reaction. The regiospecificity of the reaction has also been investigated, and in all cases where the photocyclisation proceeds, only one product is isolated. Both acetates and methyl ethers yield the same cyclised photoproducts. The photoreactivity of the arylidenecyclopentanone oxime O-acetates has also been investigated in natural sunlight at the Plataforma Solar de Almería (PSA) in the south of Spain. The photoreactions proceed in the same manner as in the laboratory yielding the desired products. Reasonable conversions are achieved, and the apparatus available at the PSA makes large scale and inexpensive heterocycle syntheses achievable

From molecular photocatalysis to organocatalytic materials

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Orgánica. Fecha de lectura: 18-10-2019Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 18-04-2021La fotocatálisis mediada por luz visible es un campo que está sufriendo un gran desarrollo en las últimas décadas y está permitiendo desarrollar metodologías para crear ciertos tipos de enlaces químicos difíciles de crear por métodos térmicos convencionales. La presente tesis doctoral ha buscado continuar en esta línea y desarrollar metodologías fotocatalíticas que aporten ventajas en las reacciones de transposición de ciclopropanos y la alilación de nucleófilos. Así, se ha descubierto que la acción del fotocatalizador Ir(dFppy)3 junto con la irradiación de luz azul es capaz de promover la transposición de formilciclopropanos y vinilciclopropanos para la obtención de 2,3-dihidrofuranos y ciclopentenos, respectivamente. Estudios mecanísticos revelan que se trata de un proceso de transferencia de energía y que un grupo funcional nitro ha de estar anclado al ciclopropano para que la reacción funcione. Este método permite la transposición de ciclopropanos con sustituciones diferentes a los ciclopropanos usados en transposiciones térmicas convencionales. Se ha desarrollado un método de alilación de nucleófilos mediante el uso de fotocatalizadores orgánicos. El uso del fotocatalizador 10-fenil-10H-fenotiacina (PTH) junto con irradiación con luz ultravioleta permite la obtención del nucleófilo alilado con configuración Z. Por otro lado, el uso del fotocatalizador 3-(4-metoxifenil)-10-fenil-10H-fenoxacina, junto con irradiación de luz azul, lleva a la obtención de nucleófilo alilado con configuración E. Este método fotocatalítico permite la alilación de diferentes nucleófilos (heterociclos, aminas y alcoholes) sin usar catalizadores metálicos y permite el control de la configuración del doble enlace, lo cual no es frecuente con métodos de alilación convencionales, en los cuales es necesario un catalizador metálico y en la gran mayoría de casos sólo se obtiene el isómero E. Por otro lado, en los últimos años ha habido un gran desarrollo de los materiales MOF (MetalOrganic Frameworks) y COF (Covalent Organic Framework), cuya porosidad y fácil modulación de su estructura química ha permitido encontrar múltiples aplicaciones. La segunda parte de presente tesis doctoral se desarrolla en el ámbito de las aplicaciones catalíticas de estos materiales. Se ha sintetizado un nuevo MOF, análogo al IRMOF-16, que contiene en sus ligandos el grupo funcional escuaramida, conocido por catalizar reacciones orgánicas mediante la formación de enlaces de hidrógenos con el substrato. El hecho de que los grupos escuaramidas estén inmovilizados en las paredes de materiales porosos mediante enlace covalente evita la “autoasociación” de estos grupos catalíticos, dejándolos completamente libres a la interacción con el sustrato, aumentando su eficiencia catalítica. Este material es capaz de catalizar la reacción de apertura de epóxidos por ataque nucleófilo de anilinas. La catálisis es más efectiva que usando un catalizador de escuaramida homogéneo. Finalmente se ha investigado la funcionalización mediante interacciones supramoleculares de los poros de un COF con pequeñas moléculas organocatalíticas. Se ha elegido el COF-300 para llevar a cabo el estudio. El material funcionalizado con moléculas de ácido acético en su interior era capaz de catalizar la reacción de apertura de epóxidos con aminas. El material funcionalizado con moléculas de trietilamina y ácido acético en sus poros era capaz de catalizar la condensación de Knoevenagel entre malonitrilo y aldehídos aromáticos.La financiación de este trabajo ha provenido del Ministerio de Economía y Competitividad (CTQ-2015-64561-R) y del Consejo Europeo de Investigación (ERC-CG, número de contrato 647550)