En la present Tesi Doctoral s'ha optimitzat i escalat la síntesi del (2R)-2-(1-adamantil)-2-aminoetanol enantiomèricament pur. La seva síntesi parteix de l'acetoacetat d'etil, on s'introdueix el substituent 1-adamantil en la posició intercarbonílica. La posterior transposició d'Schmidt, hidròlisi i reducció ens permet la obtenció del 2-(1-adamantil)-2-aminoetanol de forma racèmica. La protecció del grup amino del 1,2-aminoalcohol permet la realització d'una ressolució enzimàtica. La Pseudomonas Cepacea transesterifdica més ràpidament l'acetat de vinil per un dels dos enantiòmers del substrat. Controlant la conversió del procés s'acaba obtenint producte de transesterificació amb un 73% e.e. i substracte de partida amb >99% e.e. La posterior desprotecció del grup amino permet obtenir el (2R)-2-(1-adamantil)-2-aminoetanol enantiomèricament pur.A partir del 1,2-aminoalcohol enantiopur s'ha sintetitzat la (4R)-4-(1-adamantil)oxazolidin-2-ona, es tracta d'una estructura anàloga als magnífics auxiliars quirals que tant bons resultats han donat en síntesi diastereoselectiva. També s'han sintetitzat els lligands quirals bisoxazolina amb simetria C2 2,2'-isopropilidenbis[(4R)-4-(1-adamantil)-2-oxazolina], ((R,R)-Adam-Box), i 2,6-bis[4'-(R)-(1-adamantil)oxazolin-2'-il]piridina, (R,R)-Adam-pybox. Aquests lligands presenten la configuració absoluta invertida respecte als respectius anàlegs comercialment assequibles (S,S)-t-Bu-Box i (S,S)-ip-pybox. Aquests nous lligands sintetitzats presenten una cadena voluminosa i inflexible com a substituent als centres quirals.El lligand quiral (R,R)-Adam-Box ha estat utilitzat com a lligand de coure (I) en la catàlisi asimètrica de les reaccions de ciclopropanació i oxidació al·lílica. Els valors d'excés enantiomèric obtinguts han estat molt bons (> 98% e.e.) i són comparables als obtinguts amb el seu anàleg comercialment asequible (S,S)-t-Bu-Box.El lligand quiral (R,R)-Adam-pybox ha estat utilitzat com a lligand de Rodi (I) en la catàlisi asimètrica d'hidrosil·lilació de cetones. En aquest cas no s'obteniren bons resultats.Ambdós lligands quirals (R,R)-Adam-Box i (R,R)-Adam-pybox, han estat utilitzats com a lligands de coure i metalls lantànids en la catàlisi asimètrica de reaccions de Diels-Alder. S'han obtingut bons resultats de diastereoselectivitat i enantioselectivitat. Aquests mateixos sistemes catalítics han estat usats en la catàlisi asimètrica de diverses reaccions de Michael, s'han obtingut bons rendiments i excessos enantiomèrics. S'han observat uns magnífics efectes del radi iònic del metall i dels impediments estèrics dels reactius en l'enantioselectivitat obtinguda.Estudis mecanístics realitzats per ressonància magnètica nuclear, espectroscopia UV-Vis i espectrometria de masses, han identificat espècies clau per a la comprensió del mecanisme de la reacció de Michael catalitzada per metalls de transició o lantànids.S'ha estudiat la capacitat de l'agent de solvatació quiral, (R,R)-ABTE®, com agent enantiodifernciador per ressonància magnètica nuclear de protó de diversos compostos dicarbonílics. / The synthesis of (2R)-2-(1-adamantyl)-2-aminoethanol enantiomericaly pure was achived. Starting from ethyl acetoacetate, 1-adamantyl sustituent was introduced at intercarbonilic position. After Schmidt rearrangement, hidrolysis and reduction racemic 2-(1-adamantyl)-2-aminoethanol was achieved.Amino proteccion of 1,2-aminoalcohol afforded enzymatic resolution sustrate. Pseudomonas Cepacea transesterificate vinyl acetate faster with one of the sustrate enantiomers, thus, controling process conversion, transesterification product is obtained with 73% e.e. and unreacted stating material is found with >99% e.e. After amino group deprotection, enantiomerically pure (2R)-2-(1-adamantyl)-2-aminoethanol is afforded.(4R)-4-(1-adamantyl)oxazolydin-2-one was syntethized from the enantiopure 1,2-aminoalcohol, this is a new chiral inductor for diastereoselective synthesis. Bisoxazoline chiral ligands (R,R)-Adam-Box and (R,R)-Adam-pybox were also synthetized from the same enantiopure 1,2-aminoalcohol. These C2-symmetrical chiral ligands present inverted absolute configuration respect their homologous comercially available (S,S)-t-Bu-Box and (S,S)-ip-pybox, and feature a highly steric hindered and inflexible sustituent on chiral carbon.Chiral ligand (R,R)-Adam-Box was used in copper (I) asymmetric catalysis of cyclopropanation and allylic oxidation reactions. Enantiomeric exceses were good (>98%), comparing results obtained with its homologous commercially available (S,S)-t-Bu-Box. Chiral ligand (R,R)-Adam-pybox was used in rodium (I) asymmetric catalysis of ketones hydrosilylation. In this case, no good results were obtained.Both chiral lidands, (R,R)-Adam-Box and (R,R)-Adam-pybox, were tested as chiral inductors when using copper and lanthanides as a metal center on Diels-Alder reaction. Good levels of enantioselectivity and diastereoselectivity were obtained. These catalytic systems were also used on metal-mediated Michael asymmetric catalysis, good yields and enantioselectivities were obtained. A great effect of metal ionic radii and steric hinderance at reagents were observed on obtained product enantioselectivity.Mechanistic studies based on NMR, UV-Vis and ESI-MS were carried out on metal-mediated Michael catalysis. Some key species were identified for a better iunderstanding of the catalytic process mediated for transition metals or lanthanides.Chiral solvating agent, (R,R)-ABTE®, was tested as NMR enantiodifferntiating agent for several dicarbonylic compounds.

En este proyecto de tesis, se han sintetizado y caracterizado familias de poliéteres cristal líquidode cadena lateral obtenidos a partir de poliepiclorhidrina, poli (óxido de epiclorhidrina-co-etileno) o poliglicidol lineal,que se auto-ensamblan en estructuras supramoleculares. Se obtuvieron diferentes tipos de mesofases y diferentes rangos de estabilidad en función del grado de modificación alcanzado. Para la obtención de membranas orientadas transportadoras de protones a partir de estos poliéteres cristal-líquido de cadena lateral sintetizados, se aplicaron diferentes técnicas. Por último, se desarrolló un método denominado "bakingprocess" para obtener las membranas orientadas homeotrópicamente. Se llevaron a cabo medidas de conductividad protónica para evaluar el funcionamiento de estas membranas con orientación favorable y concluir que pueden ser utilizadas como transportadoras de protones.

El presente proyecto de investigación se centra en la inmovilización de sistemas catalíticos derivados de pirrolidinas sobre polímeros entrecruzados de PS que permiten realizar enantioselectivamente la formación de enlaces carbono-carbono y carbono-heteroátomo a través de procedimientos con las características de mejora de la sostenibilidad en procesos organocatalíticos altamente eficientes vía mecanismos tipo enamina e ión iminio así como reacciones en cascada así como su aplicación en condiciones de flujo continuo. También se describen ligandos quirales para la reducción asimétrica de cetonas mediante complejos de rutenio en medio orgánico y acuoso y de boro, donde la enantioselectividad depende de cómo se haya anclado la unidad catalítica sobre el polímero. / The present research project developed is focused in the immobilization of catalytic systems allowing the formation of carbon-carbon and carbonheteroatom bonds through enantioselective procedures with improved sustainability characteristics (suppression of catalyst separation steps, preferential use of water as a solvent under aerobic conditions, avoidance of protecting groups and, hence, of protection and deprotection steps). In particular, the study is directed towards the organocatalysis field, although also asymmetric catalytic processes mediated by metal complexes have been developed. The approach introduced by our group combines the optimization of the catalytic properties of the ligands, which is greatly facilitated by their modular nature, with a design principle consisting in performing the anchoring to the polymer through auxiliary functional groups, positioned on the ligand molecule for minimal perturbation of the catalytic site. In this manner, we have been able to develop polymersupported ligands that do not show any decrease in catalytic activity or in enantioselectivity with respect to their homogeneous counterparts. The usual anchoring strategy used is the Cu-catalyzed azide/alkyne 1,3 dipolar cycloaddition. In this manner, in this work proline and pyrrolidine derivatives have been synthesized to catalyze organic transformations via enamine and iminium ion mechanisms as Mannich or Michael reactions. Organocatalytic cascade process has also been reported as useful method for the preparation of highly functionalized cyclohexane derivatives in a straightforward and efficient manner and the use of supported organocatalysts has allowed us to implement this reactions not only in batch processes but also in continuous flow conditions obtaining large amount of desired product with high enantiopurity. As have been mentioned, asymmetric catalysis mediated by metal complexes has been investigated. One project collect the study of the asymmetric reduction of ketones with borane and oxazaborolidine type catalysts as aminoalcohols in homogeneous phase and the application of diphenylprolinol derivatives supported on polymers by click-chemistry or by direct nucleophilic substitution to the Merrifield resin. It is verified experimentally that the triazole ring formed by anchoring the monomer to the polymer matrix by click reaction has an important role in the selectivity of the catalyst because leads to a not enantioselective path due to the boron coordination to the triazole. When triazole ring is not present, aromatic ketones are reduced with high enantioselectivities (90-99%) and complete conversion after 30 minutes of reaction with qualitative yield because the easy removing of the catalyst from the product by filtration. Also a series of new modular Ru/aminoalcohol systems has been developed and used as enantioselective catalysts in the asymmetric transfer hydrogenation reaction of ketones in both water and 2-propanol. The catalytic behaviour exhibited in these two media follows different tendencies regarding the tuneable ligand structure. While the bulkiness of the R1 group has a positive effect on the activity for reactions in 2-propanol, ligands with bulky R1 groups are generally less active in water. Additionally, cationic, anionic, and neutral surfactants do not improve the catalytic behaviour in water.

La reacción de substitución alílica asimétrica representa un método importante para la generación de enlaces C-C y C-N de forma estereoselectiva (Esquema 1). Las fosfinooxazolinas (Figura 1) fueron descritas originalmente en 1993 por Pfaltz Williams y Helmchen1 de simultáneamente y han sido utilizadas en múltiples ejemplos de sustituciones alílicas enantioselectivas sobre una gran diversidad de sustratos. En el primer capitulo de la Tesis, se recoge la síntesis y caracterización de una familia altamente modular de complejos de paladio-fosfinooxazolina. La metodología de síntesis empleada se describe en el Esquema 1. La preparación de los epoxiéteres 1a-e a partir del epoxido de Sharpless ha sido descrita con anterioridad en nuestro grupo de trabajo.2 La apertura regioselectiva y estereoespecífica de los epoxiéteres con amoniaco (25% NH3 en solución acuosa, en tubo de presión o en condiciones de irradiación en microondas) ha conducido a los amino alcoholes enantiopuros 2a-e los cuales, sin previa purificación, han sido Nacilados seguido de activación del hidroxilo (como mesilato) y ciclación resultando las fluorooxazolinas 5a-e. En el siguiente paso, la substitución del átomo de flúor por derivados de fósforo aniónicos ha conducido a los ligandos fosfinooxazolina que finalmente han sido transformados en los complejos de paladio 7a-e. Los métodos preparativos empleados son fácilmente escalables y ha sido posible obtener con suma facilidad, en algunos casos, cantidades cercanas al gramo. En el segundo capítulo de la Tesis están recogidos los resultados obtenidos en la alquilación alílica mediada por la nueva familia de complejos [Pd(η3-alil)(PHOX)]PF6 7a-e. Los complejos descritos en este trabajo han mostrado una gran estereoselectividad en un amplio margen de temperaturas, sin prácticamente ninguna pérdida en la enantioselectividad en el rango de temperaturas comprendido entre temperatura ambiente y 130º C. En la Tabla 1 se resumen las mejores condiciones de reacción optimizadas para la alquilación alílica asimétrica de una serie de acetatos alílicos con nucleófilos derivados de ésteres malónicos. Se ha observado un caso sin precedentes de inversión de la enantioselectividad para el acetato de 1,3-dimetilalílo comparado con el substrato análogo difenil sustituído.En el tercer capítulo de la Tesis están recogidos los resultados obtenidos con la nueva familia de complejos Pd-PHOX en la aminacion asimétrica de varios substratos alílicos con nucleófilos nitrogenados. El grado de estereoinducción alcanzado con nuestros ligandos, en algunos de los casos, ha sido superior a los resultados descritos en la literatura. En la tabla 2 se resumen las mejores condiciones de reacción desarrolladas para la aminación alílica asimétrica de una serie de acetatos alílicos con una gran variedad de nucleófilos nitrogenados.En el cuarto capítulo presentamos un nuevo agente chiral de resolucion, para la determinación de la pureza óptica de aminas quirales. Las aminas primarias y secundarias fueron derivatizadas con el reactivo quiral por apertura del agente de resolución (fluoro epóxido 8) resultando en la formación de productos diastereoméricos los cuales son fáciles de identificar y cuantificar mediante 19F, 1H, 13C NMR y HPLC (Esquema 2).

La present tesi esta focalitzada tant en la síntesi de molècules orgàniques òpticament actives així com en la seva aplicació i caracterització en dispositius fotovoltaics, concretament per a les cel·les solars sensibilitzades amb colorant (DSSC en anglès). Les DSSC són cel·les foto-electroquímiques formades per colorant ancorat a un semiconductor (normalment TiO2) i en presencia d'un electròlit. En aquests dispositius, cada component té un efecte clau en la eficiència final de la cel·la, degut als processos de transferència electrònica que tenen lloc la interfície TiO2/colorant/electròlit. Aquests processos varen ser estudiat en gran detall utilitzant porfirines, perilens i D -  - A com a colorants, per poder així definir uns paràmetres amb els quals l'eficiència final del dispositiu es pugui correlacionar amb l'estructura molecular del colorant. Entendre aquesta relació entre l'estructura química i l'eficiència del dispositiu permet un millor diseny de futures molecules per a DSSC. / The present thesis focuses on the synthesis of organic chromophores as well as their use in optoelectronic devices, particulary in Dye Sensitized Solar Cells (DSSC). This kind of solar cell is based on a photoactive unit, a dye, anchored to a nanostructured metal-oxide semiconductor, usually TiO2, in a redox electrolyte media and sandwiched between two contact electrodes. In DSSC devices, each component (semiconductor, sensitizer and electrolyte) plays an important role in determining the final device efficiency, in a large part due to the charge transfer processes that take place at the TiO2/dye/electrolyte interface. Therefore, these charge transfer kinetics were studied using porphyrins, perylenes and donor -  - acceptor organic dyes in order to understand and establish a relationship between the molecular structure and the device performance. Improved understanding of this relationship is crucial for improved molecular design of future dyes for DSSC.

En la presente Tesis Doctoral se ha ampliado el estudio de la aplicación de complejos quirales de rodio derivados de ligandos P-OP altamente modulares en hidrogenación asimétrica. Se observaron resultados sobresalientes en la hidrogenación asimétrica de un amplio rango de alquenos funcionalizados, así como en alquenos estratégicamente diseñados, conducentes a intermedios avanzados en la síntesis de principios activos farmacéuticos. Se evaluó la coordinación de los ligandos P-OPcon precursores de iridio y se estudió su aplicación en la hidrogenación enantioselectiva de compuestos C=N. Se desarrollaron estrategias de activación de los sustratos, mediante el uso de ácidos de Brønsted como aditivos. Experimentos de marcaje isotópico permitieron profundizar en el mecanismo de la hidrogenación asimétrica de quinoleínas sustituidas mediada por dichoscomplejos de iridio / In the present PhD Thesis, we havebroadened the application of chiral rhodium complexes derived from our highly modular POP ligands in asymmetric hydrogenation. Outstanding results were observed in the enantioselective hydrogenation of a wide array of substrates, as well as in the hydrogenation of strategically devised prochiral alkenes leading to advanced intermediates of active pharmaceutical ingredients. We also evaluated the coordination of POP ligands to iridium precursors and studied their application to the hydrogenation of C=N-containing compounds. We developed activation strategies for substrate activation, which involved using Brønsted acids as additives. Isotopic labeling experiments allowed us to gain a deep understanding of the mechanism of the asymmetric hydrogenation of substituted quinolines mediated by our iridium catalysts.

L’interès sobre la química dels pèptids ha augmentat degut a la importància de les estructures secundàries i terciàries en les funcions de les proteïnes, fet que ha promogut els seu estudi ha través de peptidomimètics i peptoids. Així, la descripció de les interaccions en les agregacions en ambdós nivells molecular i supramolecular ha estat crucial per entendre molts processos biològics. En última instància, la racionalització entre les seqüències d’aminoàcid i les propietats resultants proveiria instruccions clau pel disseny de compostos amb funcionalitats específiques. A la present tesi doctoral, vàries famílies de peptidomimètics han estat sintetitzades usant aminoàcids ciclobutànics i lineals de cadena curta. Entre les plataformes rígides, aminoàcids 1,2-ciclobutànics i 2,2-dimetil-1,3-ciclobutànics s’han empleat com a elements de restricció conformacional mentre que els residus lineals han contribuït amb flexibilitat, per tal d’induir propietats singulars i definides amb interessants aplicacions en química supramolecular. • Aminoàcids 1,2-ciclobutànics han estat preparats a través d’una síntesi estereodivergent i s’han fet servir per sintetitzar α-, β- o γ-peptidomimètics. Mentre que els cis-β-aminoàcids ciclobutànics adopten conformacions degudes a enllaços d’hidrogen de sis membres els residus trans presenten enllaços d’hidrogen de vuit membres. El disseny de β-pèptids ciclobutànics curts amb estructura determinada pot ser modulada a través de la combinació estratègica de les seves unitats constituents, com en un joc de lego on l’assemblatge de les peces dóna una estructura particular. • La introducció d’espaiadors lineals entre els residus 1,2-ciclobutànics també modula el plegament en forma de cinta que mostren els β-pèptids homoquirals. La intercalació d’unitats de glicina i GABA modifica el patró d’enllaços d’hidrogen cap a la formació de làmines β mentre per contra, les de β-alanina fan que el pèptid formi una hèlix-14. La intercalació d’espaiadors més rígids com el ciclobutè, en canvi, no modifica l’estructura de cinta en absolut. Algun d’aquests pèptids tenen capacitat de gelar la majoria de dissolvents orgànics comuns, a concentracions força baixes com en toluè, on la mgc = 7-12 mM pels tres tetrapèptids i el pseudotetrapèptid amb cadena d’hexil. L’estructura supramolecular dels gels derivats dels tetrapèptids híbrids en toluè es fibril·lar excepte pel derivat de β-alanina, que mostra una agregació globular. Això mostra que les diferències d’agregació a nivell molecular es traslladen també al nivell supramolecular. • D’altra banda, amides tripodals basades en aminoàcids al voltant d’un centre d’àcid nitrilotriacètic (NTA) han estat sintetitzades com a receptors d’anions. La glicina ha promogut la sensibilitat del receptors cap a benzoat, acetat i sobretot dihidrogenfosfat, afinitat que decreix amb la llargada d l’espaiador, excepte per l’anió fluorur, cap al qual tots mostren gran afinitat. Receptors amb aminoàcids 1,3-ciclobutànics han mostrat reconeixement selectiu cap al fluorur, un d’ells mostrant la formació i complexació de bifluorur amb una constant d’estabilitat de l’ordre de 108 M-2 in DMSO-d6. / The interest of peptide chemistry has raised due to the importance of secondary and tertiary structures in the functions of proteins, what has enhanced their study through the use of peptidomimetics or peptoids for instance. Thus, description of the interactions in the arrangements in both molecular and supramolecular levels has been crucial for the understanding of many biological processes. Ultimately, the rationalization between the amino acid sequences and the resulting properties would provide key instructions for the design of compounds exhibiting specific functionalities. In the current PhD Thesis, several families of peptidomimetics have been synthesized employing cyclobutane and short-linear amino acids. Among the rigid scaffolds, 1,2- and 2,2-dimethyl-1,3-cyclobutane amino acids have been used as conformational restriction elements whereas the linear residues have contributed with flexibility, in order to induce singular and defined properties with interesting applications in supramolecular chemistry. • Stereodivergent synthesis has been used to prepare chiral 1,2-cyclobutane amino acids. Such scaffolds have been used to synthesize several families of α-, β- or γ-peptidomimetics. While the cis-β-cyclobutane amino acids adopt a 6-membered hydrogen-bond conformation which leads to an extended ribbon structure, the trans-residues present an 8-membered hydrogen-bonding which favours a twisted arrangement. The design of short cyclobutane β-peptides with a specific folding can be tuned by the strategic combination of its constituting units, like in a lego game where the assembly of its pieces gives a particular structure. • The introduction of linear spacers between the 1,2-cyclobutane residues also modulates the ribbon folding shown in homochiral short β-peptides. The intercalation of glycine and GABA units changes the hydrogen-bonded pattern into β-sheets while β-alanine amino acid makes the peptide to fold into a 14-helical structure. The intercalation of more rigid spacers as cyclobutene ring is, instead, does not change the ribbon folding at all. Some of these hybrid peptides show capacity to gelate most of the common organic solvents, at very low concentrations in solvents like toluene, where mgc = 7-12 mM for the three tetrapeptides and the hexyl-pseudotetrapeptide. The supramolecular structure of the gels from hybrid tetrapeptides in toluene is fibrillar except for the globular-arranged β-alanine derivative, exhibiting the translation of different self-assembly from the molecular to the supramolecular scale. • On the other hand, amino acid-based tripodal amides around a nitrilotriacetic acid (NTA) core have been synthesized as anion hosts. Glycine have enhanced the sensitivity of the host to benzoate, acetate and specially towards dihydrogenphosphate, affinity that decreases with the length of the spacer, except for fluoride anion, towards which they exhibited great recognition. 1,3-Cyclobutanecontaining hosts selectively recognized fluoride, one of them showing the formation and complexation of bifluoride with a very high stability constant in the order of 108 M-2 in DMSO-d6.

Les diamines i els diàcids carboxílics en forma cíclica, ambdues estructures substituïdes en les posicions 1,2 de l’anell carbonat, constitueixen versàtils building blocks en química orgànica. Han estat utilitzats en la preparació de diferents derivats des de materials híbrids a lligands en reaccions catalítiques i en auto-ensamblatge de molècules (utilitzades com a plantilles per a nanoestructures inorgàniques), gràcies a la possibilitat de controlar la seva estereoquímica, rigidesa i requeriments estèrics. Així doncs, en la primera part d’aquesta Tesi Doctoral s’ha portat a terme la síntesi enantio- i diastereocontrolada dels quatre estereoisòmers de la ciclobutan-1,2-diamina amb ambdós grups amino protegits ortogonalment. Aquesta protecció assegura una funcionalització regioselectiva dels dos grups amino i en reté la quiralitat en el cas dels estereoisòmers cis que d’altra banda esdevindrien formes meso. La versatilitat d’alguns d’aquests compostos s’ha utilitzat en la preparació dels següents compostos o derivats. Hem de mencionar els organogeladors de baix pes molecular, els quals han mostrat habilitat de gelar toluè entre altres solvents. Aquests organogeladors estan constituïts per estructures ciclobutàniques i han estat comparats amb els organogels formats pels seus anàlegs amb anell ciclohexà. El seu comportament ha estat estudiat mitjançant l’ús de tècniques microscòpiques i per experiments de RMN a temperatura variable per tal de seguir el procés de gelació, mostrant una important dependència en l’estereoquímica cis/trans i tambè una important dependència de la mida de l’anell (ciclohexà vs ciclobutà). En segon lloc, la síntesi estereoselectiva de nous tensioactius de tipus bola derivats de la ciclobutan-1,2-diamina i el ciclobutan-1,2-dicarboxílic àcid s’ha portat a terme. La seva caracterització físico-química i les seves propietats d’agregació han estat descrites. S’ha posat èmfasis en l’estudi de l’efecte de la seva estereoquímica relativa i l’àtom connector a l’anell ciclobutà. En tercer lloc, en la present Tesi doctoral s’han sintetitzat síliques híbrides derivades de la ciclobutan-1,2-diamina utilitzant diferents mètodes de condensació. La seva morfologia ha estat estudiada per RMN en estat sòlid i per SEM. Finalment, s’ha utilitzat la funcionalitat ciclobutan-1,2-diamina com a precursor per preparar una sílica capaç de coordinar rodi per tal de sintetitzar un material quiral per catàlisi. D’altra banda, diferents pirrolidines contenint el ciclobutà disubstituit en posicions 1,3 com a element quiral han estat també sintetitzades a partir de la (-)-verbenona com a material de partida. Aquests compostos han estat eficientment utilitzats com a estabilitzants en la preparació de nanopartícules de ruteni. Finalment, aquestes nanopartícules han estat provades com a catalitzadors en reaccions de reducció mostrant una bona selectivitat i activitat catalítica. / Cyclic 1,2-diamines and 1,2-dicarboxylic acids are versatile building blocks in organic chemistry. They have been used as scaffolds for the preparation of various derivatives ranging from hybrid materials to ligands in catalyzed reactions and self-assembling molecules (used as templates for inorganic nanostructures), thanks to the possibility to control their stereochemistry, steric demand and rigidity. Thus, in the first part of this PhD Thesis, an efficient enantio and diastereocontrolled synthesis of the four stereoisomers of cyclobutane-1,2-diamine derivatives has been achieved. Their orthogonal protection secures the regioselective functionalization of both amino groups retaining the chirality in the case of cis-compounds that otherwise would become meso forms. Then, the versatility of some of these scaffolds has been used in the preparation of the following compounds or materials. We must mention low molecular weight gelators (LMWGs), which have shown the ability to gelate toluene among other solvents. These organogelators are based on cyclobutane structures and have been compared with the ones formed by the cyclohexane analogues. Their behaviour and morphology have been studied by microscopy and by NMR experiments at variable temperature in order to monitor the gelation process, showing high dependence on their cis/trans stereochemistry and also an important dependence on their ring size (cyclohexane vs cyclobutane). Secondly, the stereoselective synthesis of new chiral bola surfactants derived from cyclobutane-1,2-diamine and cyclobutane-1,2-dicarboxylic acid has been achieved and their physicochemical characterization and their aggregation properties have been described. Special attention has been focused on the study of the effect of their relative stereochemistry and the connecting atom in the cyclobutane ring. Moreover, the synthesis of hybrid silicas derived from cyclobutane-1,2-diamine using different condensation methods has also been achieved in this Thesis. Their morphology has been studied by NMR in solid state and by SEM. Furthermore, cyclobutane-1,2-diamine have been also used as precursor to prepare a silica able to coordinate rhodium in order to prepare a chiral material for catalysis. On the other hand, pyrrolidines containing the 1,3-disubsituted cyclobutane as a chiral moiety have been also prepared from (-)-verbenone as a starting material. These compounds have been efficiently used as stabilizers in the preparation of ruthenium nanoparticles. Finally, these nanoparticles have been tested as catalysts in reduction reactions showing good catalytic activity and selectivity.

Els glicolípids i particularment els glicoesfingolípids són compostos d’interès perquè poden interaccionar amb biofactors tot inhibint o interferint en processos fisiològics de les cèl•lules. Per exemple, els glicoesfingolípids que recobreixen les membranes cel•lulars poden interaccionar en processos de reconeixement amb bactèries, virus i toxines com per exemple la toxina del Còlera la qual inicia el procés d’infecció pel reconeixement de glicolípids com el GM1. Tot i que l’ús d’antibiòtics és el tractament més emprat, la resistència als antibiòtics a zones endèmiques fa necessària la recerca en síntesi d’inhibidors basats en derivats de carbohidrats. Donat que la síntesi de compostos glicoconjugats que presenten multivalència ha resultat competitiva en la preparació d’inhibidors contra patògens en aquest treball s’ha estudiat la síntesi de nous mimètics basats en -galactosilceramides; l’acoblament Sukuki-Miyaura en 2-iodoglicals per obtenir nous precursors de carbohidrats i l’anclat de -galactosilceramides en suports com polímers hiperramificats per tal d’avaluar la seva inhibició front la toxina del Còlera. / Los glicolípidos y particularmente los glicoesfingolípidos son compuestos de interés porque pueden interaccionar con biofactores inhibiendo o interfiriendo en procesos fisiológicos de las células. Por ejemplo, los glicoesfingolípidos que recubren las membranas celulares pueden interaccionar en procesos de reconocimiento con bacterias, virus y toxinas como por ejemplo la toxina del Cólera la cual inicia el proceso de infección a través del reconocimiento de glicolípidos como el GM1. Aunque el uso de antibióticos es el tratamiento más empleado, la resistencia a los antibióticos en zonas endémicas hace necesaria la investigación en síntesis de inhibidores basados en derivados de carbohidratos. Dado que la síntesis de compuestos glicoconjugados que presentan multivalencia ha resultado competitiva en la preparación de inhibidores contra patógenos, en este trabajo se ha estudiado la síntesis de nuevos miméticos basados en -galactosilceramidas; el acoplamiento Sukuki-Miyaura en 2-yodoglicales para obtener nuevos precursores de carbohidratos y el anclado de -galactosilceramidas en suportes como polímeros hiperramificados con el fin de avaluar su inhibición frente la toxina del Cólera. / Glycolipids such as glycosphingolipids are interesting compounds because they can interact with biofactors by inhibiting or interfering in physiological processes on cells. For instance, the glycolipids which present on cellular membranes can interact with bacteria, virus and toxins. In deed, Cholera toxin starts its infective process once it has recognized glycolipids such as GM1. Although the use of antibiotics is the commonest treatment against this disease, the antibiotic resistance in endemic areas makes the investigation in the synthesis of inhibitors based on carbohydrate derivatives necessary. Due to the synthesis of multivalent glycoconjugated compounds have been competitive in order to prepare inhibitors against these pathogens, in the present work we have studied: the synthesis of new mimetics based on -galactosylceramides; the Suzuki-Miyaura cross coupling in 2-iodoglycals in order to obtain new carbohydrate precursors and the anchoring of -galactosylceramides in scaffolds such as hyperbranched polymers in order to evaluate their inhibition binding against to Cholera toxin

Las 1,3-oxazolidin-2-onas constituyen una importante clase de compuestos que contienen un anillo de cinco miembros con dos heteroátomos. Recientemente han despertado un gran interés a causa de sus aplicaciones en el campo farmacéutico. Por otro lado, pueden considerarse como precursores de b-aminoalcoholes, dado que su hidrólisis conduce a este tipo de compuestosLa reacción entre biscarbonatos derivados del (Z)-2-buten-1,4-diol con diferentes anilinas dio lugar a un resultado totalmente inesperado: la formación de la N-(aril)-4-vinil-1,3-oxazolidin-2-ona como único producto de reacción. El sistema precatalítico utilizado es el formado por bis(dibenciliden)acetonapaladio(0), Pd(dba)2 (5%) y 1,1'-bis(difenilfosfino)ferroceno (ddpf) (15%). La reacción también tiene lugar con buen rendimiento cuando se utiliza 1,2-bis(difenilfosfino)etano (dppe) o 1,4-bis(difenilfosfino)butano (dppb). La presencia de una fosfina bidentada es crucial para que tenga lugar la reacción. En algunos casos se obtiene junto con la N-aril-4-viniloxazolidin-2-ona, el regioisómero N-aril-5-viniloxazolidin-2-ona, de forma minoritaria. De los resultados obtenidos se deduce que el éxito de la reacción depende de la presencia de grupos electronatrayentes en la anilina. Es decir, la acidez de las anilinas ensayadas en esta reacción es un factor importante. Disminuye el rendimiento de la reacción, como queda de manifiesto para el caso de la anilina y de la 4-metoxianilina. Por otro lado realizamos también experimentos con anilinas con grupos electroatrayentes en posición orto, como por ejemplo, 2-nitroanilina, 2,4-dinitroanilina, 2,6-dicloro-4-nitroanilina y la 2,3,4,5,6-pentafluoroanilina. En ningún caso se obtuvieron las oxazolidinonas esperadas. Este resultado sugiere que el impedimento estérico de los grupos en posición orto del anillo aromático es un aspecto importante, necesitándose que esta posición quede libre para que la reacción tenga éxito. En ningún caso fueron aislados ni se pudieron detectar vinilaziridinas ni 2,5-dihidro-1H-pirroles que serían los productos que cabría esperar teniendo en cuenta los precedentes existentes en la bibliografía. Se propone un posible mecanismo basado en que la reacción requiere la conversión in situ del biscarbonato en el correspondiente carbonato-carbamato por ataque nucleofílico de la base conjugada de la anilina seguida de la ciclación intramolecular catalizada por Pd.Como conclusión de esta primera parte, hay que decir, que la reacción de anilinas ácidas con el biscarbonato derivado del (Z)-2-buten-1,4-diol bajo catálisis por Pd(0) da lugar a N-aril-4-viniloxazolidin-2-onas.El interés dentro de nuestro grupo de investigación de sintetizar compuestos aromáticos sustituidos con cadenas perfluoroalquílicas, nos condujo a plantearnos como objetivo de esta segunda parte de la presente Tesis Doctoral estudiar la perfluoroalquilación directa de arilaminas con yoduros de perfluoroalquilo en presencia de óxido de cobre(I). La reacción de anilinas p-sustituidas con yoduros de perfluoroalquilo en presencia de exceso de Cu2O en DMSO a 130 ºC resultó un método muy eficiente para la introducción de cadenas de perfluoroalquilo en las dos posiciones orto. Fenoles y anisoles perfluoroalquilados pueden obtenerse mediante este método. Sin embargo, la selectividad es baja y la reacción da lugar a una mezcla de isómeros orto, meta y para. La aplicación de este método de perfluoroalquilación a anilinas con a,w-diyodoperfluoroalcanos produce oligómerosPor otro lado nos propusimos preparar un sistema catalítico de Pd(0) libre de fosfinas basado en un derivado de la dibencilidenacetona que incorpore cadenas perfluoradas y estudiar su actividad catalítica en condiciones de catálisis bifásica fluorada.Se preparó la 1,5-bis(4,4'-bis(perfluorooctil)fenil)-1,4-pentadien-3-ona. A continuación se lleva a cabo la preparación del complejo de Pd(0) mediante el proceso clásico descrito para el complejo de dibencilidenacetonapaladio(0). Sin embargo el complejo esperado no se obtuvo. El análisis espectroscópico del sólido muestra la absencia de coordinacióm metal-ligando. El material obtenido de esta manera resultó ser soluble en fase fluorada y mostró actividad catalítica. Mediante microscopía de transmisión electrónica y a partir de datos espectroscópicos como IR y 1H-RMN, se dedujo que habíamos preparado nanoparticulas de paladio (0). De esta manera se preparan diferentes materiales catalíticos, en función de la diferente relación molar Pd / dba-RF.Estos materiales fueron ensayados como catalizadores en la reacción de Suzuki y de Heck bajo condiciones de catálisis bifásica fluorada. Las nanopartículas de paladio muestran una buena actividad catalítica y pueden ser recuperadas y reutilizadas sin pérdida de actividad. A continuación se decide ampliar el estudio a diferentes productos perfluorados los cuales podrían estabilizar nanopartículas de paladio. Se ha podido comprobar que la estabilización por compuestos con cadenas perfluoradas no es excepcional para la 1,5-bis(4,4'-bis(perfluorooctil)fenil)-1,4-pentadien-3-ona. Otros compuestos como los que se muestran en la figura también poseen esta propiedad. / Oxazolidin-2-ones can be regarded as masked amino-alcohols and have attracted a great deal of interest. They have a lot of applications in the pharmaceutical field. Oxazolidin-2-ones can be prepared by thermal or catalytic reaction of oxiranes with isocyanates. The reaction of anilines with dicarbonate of the (Z)-2-butene-1,4-diol produce N-aryl-4-vinyloxazolidin-2-ones in excellent yields. The precatalytic system [bis(benzylidene)acetone]palladium/1,1'-bis (diphenylphosphanyl) ferrocene was used. The bidentate phosphane dppe gave also good results, but with Pd(PPh3)4 the reaction failed and the anilines were not consumed. In some cases minor isomers very similar in their general structure could be isolated. They were characterized as N-aryl-5-vinyloxazolidin-2-ones. Both products, were characterized by NMR spectra, NOE experiments and X-ray diffraction. The results reveal that at least moderate electron-withdrawing groups are required for the success of the reaction and the ortho positions must be free. The experiments of table 1 are ordered by drecreasing s- values and it is evident that results synthetically useful are not achieved for substituents H and 4-OMe. Nevertheless, experiments with ortho-substituted anilines bearing electron-withdrawing groups (i.e. 2-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dichloro-4-nitroaniline, 2,3,4,5,6-pentafluoroaniline) failed to give oxazolidinones, thus pointing out that ortho positions must be free. In no case vynilaziridines or dihydropirroles were isolated. Further experiments were performed in order to determinate a possible mechanism. In summary, an efficient method to prepare N-aryl-4-vyniloxazolidin-2-ones is reported as a consequence of an unprecedented reactivity of 2-butene-1,4-diyl dicarbonate.Our broad interests in the homogeneous catalysis, and specifically in the fluorous biphase catalysis, have been underpinned by the development of new methodologies in order to obtain fluorinated ligands and develope catalytic systems available for the fluorous catalysis. Reaction of para-substituted anilines with perfluoroalkyl iodides RFI in presence of copper(I) oxide at 130ºC results in efficient introducction of perfluorinated chains in both ortho positions. Electron-withdrawing substituents render the reaction more sluggish. Perfluoroalkylation of aniline showed that ortho positions are more active than para positions since 2,6-bis-(perfluorooctyl)aniline, was isolated whereas the 2,4-isomer was not. However, heavily fluorinated 2,4,6-tris-(perfluorooctyl)aniline, is obtained in good yield by using a higher 2/C8F17I ratio. DMSO is the best of the several solvents tested (DMSO, DMF, choroform, ethanol, toluene). Increasing the ratio RFI/arylamine increases the yield. This suggests that a side reaction consumes perfluoroalkyl iodide. Since reactions are heterophasic we always used an excess of powdered copper(I) oxide. These excesses are sufficient but should not be considered as optimized. This methodologie has been extended to the direct perfluoroalkylation of phenols. However, these substrates present less reactivity and less regioselectivity.Furthermore we have studied the application of this perfluoroalkylation method to differents anilines with 1,6-diiodoperfluorohexane in order to obtain oligomers. The reaction were carried out with aniline and with 4-tert-buthylaniline in diferent aniline/I(CF2)6I ratios and diferrent oligomers were obtained. Average length of each oligomer was determined by NMR integration of aromatic protons of terminal anilines or from the analytical analysis.On the other hand, our research includes the preparation of homogeneous catalysts, which are soluble in highly fluorinated solvent and could be used in fluorous biphase catalysis. The ligand 1,5-bis(4,4'-bis(perfluorooctyl)phenyl)-1,4-pentadien-3-one (dba-RF) was prepared by aldol condensation of 4-perfluorooctylbenzaldehide with acetone. Preparation of the complex Pd(dba-RF)2 was attempted following a procedure similar to that described for the preparation of the classical dibenzylidenacetone complex of palladium(0). However, no Pd(dba-RF)2 was obtained. Instead a black solid was formed from ligand and palladium dichloride using methanol as the reducing agent. Spectroscopic data (1H-RMN, IR) of this solid show the absence of metal coordination to the carbon-carbon double bonds. However, the material was soluble in perfluorinated solvents and showed catalytic activity. These observations led us to the idea that we had generated palladium nanoparticles stabilized by the fluorinated ligand, which renders them soluble in fluorous media. Transmission electron microscopy TEM confirmed the presence of such nanoparticles (4-5 nm). Some other batches were prepared in a similar way, but using different molar ratios of palladium(II) dichloride/dba-RF.These material were tested as catalysts in the Suzuki reaction and in the Heck reaction under fluorous biphasic conditions. The reaction was repited for five consecutive runs. The catalityc material was recovered and reused without lost of activity. Other compounds highly loaded with fluorine possesing the same property and are able to stabilize palladium nanoparticles. In all cases a solution of disodium hexachloropalladate, Na2(Pd2Cl6), was reduced in methanol at 60ºC.