Estudio de iminas derivadas de aminoheterorociclos eimidatos cíclicos en reacciones de activacion c-h catalizadas por magnecio

Abstract

En años recientes, la funcionalización C-H se ha consolidado como uno de los pilares de la química orgánica sintética, debido a las amplias posibilidades que ofrece la activación de enlaces C-H tradicionalmente considerados "inertes". Bajo este contexto, resulta fundamental profundizar en el estudio de los mecanismos de reacción y las variables que rigen estos procesos para el diseño de nuevas metodologías. Históricamente, estas transformaciones han empleado metales preciosos como Ru, Pd e Ir; no obstante, su elevado costo y toxicidad han impulsado la transición hacia alternativas más sostenibles. Esto ha dirigido el interés científico hacia metales de transición abundantes en la corteza terrestre, como Fe, Mn, Co y Cu, abriendo un campo de investigación fértil y menos explorado. La presente investigación se centró, en primer lugar, en el estudio de las reacciones de alilación dirigidas por iminas catalizadas por manganeso. A través de un análisis sistemático de las condiciones de reacción, se determinó que las iminas ricas en electrones presentan rendimientos superiores frente a aquellas deficientes. Al evaluar iminas derivadas de heterociclos como fragmentos electro-densos, se halló que la densidad electrónica se encuentra deslocalizada en el anillo y no sobre el nitrógeno imínico, lo que impide una coordinación efectiva con el metal y anula la catálisis. Asimismo, se esclareció la nula reactividad de las aldiminas, atribuyéndola a características electrónicas inadecuadas para la formación del complejo con el centro metálico. iii Además, se desarrolló una metodología eficiente para la adición de arenos basados en imidatos cíclicos a carbonilos α,β-insaturados catalizada por manganeso. Se obtuvieron 23 ejemplos de imidatos sustituidos con rendimientos entre el 20% y el 99%, destacando los derivados de 2-(2-halofenil)imidatos. El estudio mecanístico sugiere la participación de intermediarios de tricarbonil manganeso vinculados a la velocidad del proceso inducidas por la participación del ion acetato en la esfera interna del complejo, aunque no fue posible su aislamiento. Finalmente, mediante la determinación del efecto isotópico cinético (KIE), se concluyó que la ruptura del enlace C-H no constituye el paso determinante de la reacción.

In recent years, C-H functionalization has emerged as a cornerstone of synthetic organic chemistry, primarily due to the vast possibilities offered by the activation of traditionally "inert" C-H bonds. In this context, it is essential to deepen the understanding of reaction mechanisms and the variables governing these processes to design novel methodologies. Historically, these transformations have relied on precious metals such as Ru, Pd, and Ir; however, their high cost and toxicity have driven a transition toward more sustainable alternatives. This has shifted scientific interest toward earth-abundant transition metals— including Fe, Mn, Co, and Cu—opening a fertile and less explored field of research. The present investigation focused, first, on the study of manganese-catalyzed allylation reactions directed by imines. Through a systematic analysis of reaction conditions, it was determined that electron-rich imines exhibit superior yields compared to electron-deficient ones. When evaluating heterocycle-derived imines as potential electron-dense fragments, it was found that the electron density is delocalized over the heterocycle rather than on the iminic nitrogen, preventing effective metal coordination and inhibiting catalysis. Furthermore, the lack of reactivity in aldimines was addressed, attributing it to electronic characteristics unsuitable for coordination with the metallic center. Additionally, an efficient methodology was developed for the manganese-catalyzed addition of cyclic imidate-based arenes to α,β-unsaturated carbonyls. Twenty-three examples of substituted imidates were obtained with yields ranging from 20% to 99%, with 2- (2- halophenyl)imidate derivatives providing the best results. Based on this reaction, a mechanistic study was conducted, suggesting the participation of tricarbonyl manganese intermediates linked to the reaction rate and induced by the participation of the acetate ion in the inner sphere of the complex; however, these intermediates could not be isolated. Finally, through the determination of the kinetic isotope effect (KIE), it was concluded that the C-H bond cleavage is not the rate-determining step of the reaction.