Efectos estéricos, electrónicos y estereoelectrónicos en equilibrios anoméricos y tautoméricos
- Autores: Juan Manuel Garrido Zoido
- Directores de la Tesis: Juan Carlos Palacios Albarrán (dir. tes.), Reyes Babiano Caballero (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Extremadura ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis Chiara Romero (presid.), María Victoria Gil Álvarez (secret.), Amelia Pilar Grases Dos Santos Silva Rauter (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Sostenible por la Universidad de Castilla-La Mancha; la Universidad de Extremadura; la Universidad Jaume I de Castellón; la Universitat de València (Estudi General) y la Universitat Politècnica de València
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
En la primera parte de esta Tesis Doctoral se ha estudiado tanto experimental como teóricamente la existencia de efectos electrónicos, estéricos, estereoelectrónicos y de disolvente en heterociclos saturados de seis miembros; en concreto, el piperidin-3-ol, el morfolin-2-ol y sus 6-metil y 5,5-dimetil derivados, y algunos derivados del 2-hidroxitetrahidropirano, como la 2-amino-2-desoxi-D-glucopiranosa (D-glucosamina).
El estudio de la reacción de hidrólisis ácida de determinados acetales que conduce a la formación de nuevos derivados del morfolin-2-ol, unido al hecho de haberse identificado y aislado algunos de sus intermedios, ha permitido proponer un mecanismo para esta hidrólisis. En este mecanismo primero se forma un hemiacetal cíclico, una 2-metoximorfolina, que posteriormente se hidroliza hasta el morfolin-2-ol. El control temporal de la reacción permite aislar el producto intermedio con rendimiento aceptable.
Se ha realizado un extenso análisis conformacional de todos estos productos determinando las preferencias experimentales en disolución y comparándolas con los resultados de los cálculos teóricos. Los datos obtenidos en el caso de las iminas y enaminas de la D-glucosamina coinciden completamente con su comportamiento conocido en disolución. Si estos derivados muestran una estructura de imina, predomina el anómero con el grupo hidroxilo ecuatorial (anómero β); en cambio, si adoptan una estructura de enamina, lo hace el anómero con el hidroxilo axial (anómero α). Los cálculos muestran que el disolvente es responsable en gran medida del efecto antianomérico exhibido en disolución por estas iminas.
En la segunda parte se desarrolla y estudia la formación de novedosos derivados del xanteno por reacción del 2,4,6-trihidroxibenzaldehído con aminas alifáticas primarias. La reacción transcurre con la formación inicial de la base de Schiff con estructura enamínica, que se ioniza y se adiciona a otra molécula de enamina. La ciclación y deshidratación del producto intermedio genera el núcleo de xanteno. La reacción es totalmente general y admite la presencia de grupos funcionales que sean estables en medio básico, como alcoholes, éteres, hemiacetales, acetales o ésteres. Se han preparado más de 35 derivados de aminas alifáticas, aminoalcoholes, aminoazúcares, aminociclodextrinas, éter corona e incluso un derivado del radical libre TEMPO.
Esta nueva reacción cumple con los estándares de la denominada Química Verde: se realiza a temperatura ambiente, sin catalizadores, en medios hidroalcohólicos, con gran economía atómica, en muchos casos se puede separar directamente por filtración evitando el uso de cromatografía y, por tanto, de eluyentes; y el único subproducto de la reacción es agua.
También se ha realizado un extenso estudio experimental y teórico de la reacción, identificando los tautómeros presentes en disolución. En estos estudios se han calculado las estabilidades relativas de las posibles especies participantes en las reacciones estudiadas y sus estados de transición. Para ello se han utilizado cálculos DFT a nivel B3LYP y M06-2X con el conjunto de bases 6-311++G(d,p). Inicialmente las geometrías se optimizaron en el vacío, pero también se determinó el efecto del disolvente simulando su efecto mediante métodos continuos (método SMD). En algún caso se aplicaron métodos discretos, que consideran explícitamente las moléculas de disolvente en el cálculo; y también métodos mixtos, en los que se aplican sucesivamente los dos anteriores.
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