L’estereoquímica influeix en les propietats i la reactivitat dels compostos quirals, i això pot resultar molt important quan es considera la seva activitat farmacològica, ja que ambdós enantiòmers poden tenir una activitat biològica o eficàcia diferent. És per aquest motiu que resulta tan interessant disposar de metodologies que permetin determinar la puresa enantiomèrica d’una mostra de manera senzilla i precisa. Aquesta Tesi Doctoral s’emmarca dins d’un projecte dirigit a la síntesi de nous agents de solvatació quiral (CSAs) per a la determinació de la puresa enantiomèrica mitjançant RMN. Concretament, en aquest treball s’han sintetitzat nous CSAs amb una estructura binaftalènica comuna, amb simetria C2 i eix i centres estereogènics. S’han sintetitzat dos compostos dicetònics diferentment substituïts a les posicions α-carboníliques, ambdós amb un esquelet binaftalènic comú, la 1,1’-([1,1’-binaftalen]-2,2’-diil)dietanona i la ([1,1'-binaftalen]-2,2'-diil)bis(fenilmetanona). La reducció d’aquestes dicetones ha estat estudiada tant amb agents reductors aquirals com amb mètodes de reducció enantioselectius amb l’objectiu de sintetitzar els corresponents diols tant racèmics com enantiopurs. Com a resultat d’aquests assajos s’han sintetitzat els sis estereoisòmers del corresponent dimetilalcohol i quatre del difenilalcohol. Finalment, la capacitat enantiodiferenciadora dels anteriors diols amb simetria C2 ha estat estudiada front diversos soluts de referència, aconseguint la formació dels complexos diastereoisomèrics CSA-solut en tots els casos i arribant a poder quantificar la puresa enantiomèrica en alguns dels assajos realitzats. / Stereochemistry affects the properties and the reactivity of chiral compounds, and this can be very important when considering the pharmacological activity, because both enantiomers may have different biological activity or effectiveness. This is why it is so interesting to have methodologies that allow the determination of the enantiomeric purity of a sample in a simple and precise way. This Thesis is part of a project that pursues the synthesis of new chiral solvating agents (CSAs) for the determination of enantiomeric purity by NMR. Specifically, new CSAs with a common binaphthalene moiety, C2 symmetry and stereogenic axis and centers have been synthesized in this work. Two diketonic compounds differently substituted in α-position to the carbonyl both with a common binaphthalenic moiety have been synthesized, namely 1,1’-([1,1’-binaphthalene]-2,2’-diyl)diethanone and [1,1’-binaphthalene]-2,2’-diylbis(phenylmethanone). The reduction of these diketones has been studied both with achiral reducing agents and enantioselective reduction methods in order to synthesize the corresponding racemic and enantiopure diols. As a result of these assays, the six stereoisomers of the corresponding dimethylalcohol and four of the diphenylalcohol have been synthesized. Finally, enantiodiferentiation capacity of the above C2 symmetry diols has been studied with various reference solutes, obtaining the formation of diastereoisomeric complexes CSA-solute in all cases and allowing the quantification of the enantiomeric purity in some of the tests performed.

La síntesi asimètrica és definida per la IUPAC com una reacció química (o una seqüència de reaccions) en la què es formen un o més nous elements de quiralitat en una molècula de partida i en la que s’obtenen productes estereoisomèrics (enantiòmers o diastereoisòmers) en quantitats desiguals. En els darrers anys s’han produït avenços significatius en el desenvolupament de metodologies que permeten obtenir molècules enantiomèricament pures. Una d’aquestes metodologies es basa en l’ús dels auxiliars quirals, que són compostos enantiopurs que s’uneixen covalentment al substrat aquiral, permetent controlar la configuració dels nous elements estereogènics generats durant el procés global. El treball d’aquesta Tesi Doctoral s’ha centrat en la síntesi dels estereoisòmers amb simetria C2 de l’1,1'-([1,1'-binaftalen]-2,2'-diil)bis(2,2,2-trifluoroetanol), un derivat del binaftalè amb quiralitat central i axial. S’ha estudiat l’ús d’aquests diols com a auxiliars quirals en reaccions de cicloaddició, en concret la fotocicloaddició [2+2] intramolecular d’èsters α,β-insaturats i la reacció de Diels-Alder. / Asymmetric synthesis is defined by IUPAC as a chemical reaction (or reaction sequence) in which one or more new elements of chirality are formed in a substrate molecule and which produces the stereoisomeric (enantiomeric or diastereoisomeric) products in unequal amounts. In recent years there have been significant advances in the development of methodologies that allow the synthesis of enantiomerically pure molecules. One of these methods is based on the use of chiral auxiliaries, which are enantiopure compounds that are covalently bind to the achiral substrate, allowing to control the configuration of the new stereogenic elements generated during the whole process. The work of this Thesis has been focused on the synthesis of C2 symmetric stereoisomers of 1,1'-([1,1'-binaphthalene]-2,2'-diyl)bis(2,2,2-trifluoroethanol), a binaphthalene derivative with central and axial chirality. The use of these diols as chiral auxiliaries in cycloaddition reactions has been studied, in particular the intramolecular [2+2] photocycloaddition of α,β-unsaturated esters and the Diels-Alder reaction.

The thesis described herein is focused in the synthesis and behaviour study of new Chiral Solvating Agents (CSA) based on molecular tweezers. The new enantiopure compounds prepared, can be differenciated in two big groups the ones with a trifluorotmethylanthrylamine backbone with an isopthalyc acid as a linking molecule, and the trifluoromethylcarbinol derivatives, these ones linked by a BINOL molecule, which adds an additional stereogenic element due to its chiral axis. As CSA's, these compounds have to collect some main elements into its structure in order to be able to generate different diastereomeric complexes from each enantiomer to the substrate. It is essential, then, the capability of generating non covalent interactions due to complementarity in size, geometry and type of functional groups involve in the two interacting substances. It is very important, as well, the CSA structure contains a very anisotropic group close to the chiral center. For instance an anthracene ring, which will stimulate the formation of a non equivalent magnetic environment at the substrate stereogenic centers, favoring in this way the enantiorecognition. The new compounds enantiodifferenciating capacity has been shown in the measurement of enantiomeric excesses by means of NMR. This, has been evaluated by using different reference substrates and some of the distereoisomeric complexes generated have been studied deeply. / La present tesi doctoral se centra en la síntesi i l'estudi del comportament de nous agents de solvatació quiral (CSA) tipus pinça. Els nous compostos enantiopurs preparats es poden diferenciar en dos grans grups aquells que deriven de les trifluorometilantrilamines i estan units per una molècula de clorur de l'àcid isoftàlic com a molècula espaïadora, i els compostos derivats de trifluorometilcarbinols i unides mitjançant una molècula de BINOL que aporta un element estereogènic addicional degut a la presència de l'eix quiral. Com a CSA's aquests compostos han de reunir una sèrie d'elements principals a la seva estructura per a ser capaços de formar complexos diastereoisomèrics diferenciats amb cada un dels enantiòmers del solut a analitzar. Es fonamental, doncs, la capacitat de formació interaccions febles donada la complementarietat existent gràcies a la mida, la geometria i el tipus de grups funcionals presents en ambdues substàncies implicades. És essencial també que a l'estructura del CSA hi hagi un grup altament anisotròpica prop del centre quiral, per exemple un anell d'antracè, que afavorirà la formació d'un entorn magnètic no equivalent als centres estereogènics del solut, afavorint així la seva diferenciació. La capacitat enantiodiferenciadora dels nous compostos s'ha posat de manifest en la identificació i determinació d'excessos enantiomèrics mitjançant ressonància magnètica nuclear (RMN), aquesta s'ha avaluat front a diferents substrats de referència i s'han estudiat en detall alguns del complexos diaesteroisomèrics formats.

Les polibenzoxazines son una classe relativament nova de resines fenòliques termoestables que posseeixen interessants propietats per a la indústria electrònica, automobilística, aerospacial i d’adhesius. Les seves possibilitats superen a les dels sistemes fenòlics clàssics, novolaques i resols, principalment en que no necessiten catalitzador per portar a terme el seu curat i no alliberen volàtils de condensació durant el mateix. Els monòmers benzoxazina es preparen habitualment per combinació de fenols i amines amb formaldehid mitjançant una condensació tipus Mannich. Aquesta química ofereix una elevada flexibilitat en el disseny estructural, fet que permet la utilització de gairebé qualsevol fenol i amina sigui comercial o sintètica. En aquesta tesi es persegueix la incorporació de derivats d’olis vegetals en monòmers i polímers precursors de polibenzoxazines per a que actuïn com a blocs flexibles. En concret, ens hem centrat en l’àcid 10-undecenoic i els seus derivats com a productes derivats de l’oli de resí, un oli vegetal no comestible. La incorporació d’aquest esquelet alifàtic, apart de d’incorporar productes derivats de fonts renovables a aquest tipus de polímers ha premés la preparació de materials flexibles. La rigidesa és una de les principals limitacions de las resines benzoxazina convencionals. Aquests objectius generals s’han aplicat a (i) monómers bis-benzoxazina sintetitzats a través de reaccions d’hidrosililació, (ii) monòmers bis-benzoxazina sintetitzats a través de reaccions d’auto-metátesi, i (iii) polímers que contenen grups benzoxazina en la cadena principal sintetitzats per polimerització de metátesi ADMET. / Las polibenzoxazinas son una clase relativamente nueva de resinas fenólicas termoestables que poseen interesantes propiedades para la industria electrónica, automovilística, aerospacial y de adhesivos. Sus posibilidades superan a los sistemas fenólicos clásicos, novolacas y resoles, principalmente en que no necesitan catalizador y no liberan volátiles de condensación durante su curado. Los monómeros benzoxazina se preparan habitualmente por combinación de fenoles y aminas con formaldehído vía una condensación tipo Mannich. Esta química ofrece una elevada flexibilidad en el diseño estructural por lo que permite la utilización que casi cualquier fenol o amina sea comercial o sintética. En esta tesis se persigue la incorporación de derivados de aceites vegetales como bloques flexibles en monómeros y polímeros precursores de polibenzoxazinas. En concreto, nos hemos centrado en el ácido 10-undecenoico y sus derivados como productos derivados del aceite de ricino, un aceite vegetal no comestible. La incorporación de este esqueleto alifático, aparte de incorporar las fuentes renovables a este tipo de polímeros ha permitido la preparación de materiales flexibles. La rigidez es una de las principales limitaciones de las resinas benzoxazina convencionales. Estos objetivos generales se han aplicado a (i) monómeros bis-benzoxazina sintetizados por reacción de hidrosililación, (ii) monómeros bis-benzoxazina sintetizados por reacción de auto-metátesis, y (iii) polímeros que contienen grupos benzoxazina en la cadena principal sintetizados por polimerización de metátesis ADMET / Polybenzoxazines are a relatively new class of thermosetting phenolic resins which possess properties of interest for several technological industries such as electronic, automobile, aerospace, and adhesives. Polybenzoxazine possibilities surpass those of the classical phenolic resins, novolacs and resoles, mainly because do not require a catalyst and eliminate condensation products release problems during curing. Benzoxazine monomers are classically prepared combining phenols and amines with formaldehyde via a Mannich-type condensation. Interestingly, this chemistry offers a tremendous flexibility in structural design allowing the use of almost any commercially available or synthetic phenol or amine. This thesis pursues the incorporation of plant oil derivatives as flexible segments into polybenzoxazine monomeric and polymeric precursors. In particular, we have focused on 10-undecenoic acid and its derivatives which are valuable renewable materials derived from non-edible castor oil. The incorporation of this aliphatic skeleton of fatty acids, apart from bringing biobased character to these materials, has allowed preparing inherently tough and flexible cured systems. Inflexibility is one of the main limitations of convetional polybenzoxazine resins. These general objectives were applied to three groups of polybenzoxazine precursors: (i) bis-benzoxazine monomers obtained by hydrosilylation reaction, (ii) bis-benzoxazine monomers obtained by self-metathesis reaction, and (iii) main chain benzoxazine polymers obtained by acyclic diene metathesis polymerization.

Amb la finalitat d'estudiar una mica més a fons diferents processos catalitzats per l’or(I), hem avaluat la influència de l'ordre d'addició de salts de plata en reaccions catalitzades per or(I). Quan es mesclen complexes tipus LAuCl (L = lligand) i una sal de plata en un dissolvent no-coordinant en l’absència de substrat, es generen complexes binuclears d’or amb un clorur àtom pont [(LAu)2Cl]+ X– (X = contraió). La robustesa d’aquests complexes pot ser perjudicial en reaccions en les quals el substrat no és capaç d’associar-se a un dels ors. A més a més, hem estudiat el mecanisme de la reacció cicloaddició intermolecular [2+2] entre alquins i alquens. La utilització del complex [tBuXPhosAuNCMe] amb BARF com a contraió millora significativament els rendiments de la reacció. L’elevada voluminositat així com la baixa basicitat del nou contraió redueix la formació dels complexes σ,π-dior, els quals són “dead-ends” del cicle catalític. Els ordres de reacció obtinguts (primer ordre per l’alquí i el complex d’or i ordre zero per l’alquè) expliquen un escenari en el qual l’etapa limitant de la reacció és el primer intercanvi de lligant per generar les espècies actives (η2-fenilacetilè)or(I). Finalment, hem aconseguit sintetitzar enantioselectivament per primera vegada el producte natural nardoaristolone B en 7 passos i amb un rendiment total del 10%. Com a passos clau presenta una addició conjugada enantioselectiva atrapant l’enolat format i una ciclació oxidant amb or(I). Seguint un procediment similar, es presenta una aproximació a la síntesis de (–)-aristolone i kanshone H. / Con el fin de estudiar algo más a fondo diferentes procesos catalizados por el oro(Y), hemos evaluado la influencia de la orden de adición de saltos de plata en reacciones catalizadas por oro(I). Cuando se mezclan complejos tipos LAuCl (L = ligando) y una sal de plata en un disolvente no-coordinante en la ausencia de sustrato, se generan complejos binucleares de oro con un cloruro átomo puente [(LAu)2Cl]+ X– (X = contraión). La robustez de estos complejos puede ser perjudicial en reacciones en las cuales el sustrato no es capaz de asociarse a uno de los oros. Además, hemos estudiado el mecanismo de la reacción de cicloaddición intermolecular [2+2] entre alquinos y alquenos. La utilización del complejo [t-BuXPhosAuNCMe] con BARF como contraión mejora significativamente los rendimientos de la reacción. La elevada voluminosidad así como la baja basicidad del nuevo contraión reduce la formación de los complejas σ,π-dioro, los cuales son “dead-ends” del ciclo catalítico. Los órdenes de reacción obtenidos (primer orden para el alquino y el complejo de oro y orden cero para el alqueno) explican un escenario en el cual la etapa determinante de la reacción es el primer intercambio de ligando para generar las especies activas (η2-fenilacetileno)oro(I). Finalmente, hemos conseguido sintetizar enantioselectivamente por primera vez el producto natural nardoaristolone B en 7 pasos y con un rendimiento total del 10%. Como pasos clave, presenta una adición conjugada enantioselectiva atrapando el enolato formado y una ciclación oxidante con oro(I). Siguiendo un procedimiento similar, se presenta una aproximación a la síntesis de (–)-aristolone y kanshone H. / In order to shed some light on a series of gold(I)-catalyzed processes, we have evaluated the influence of the addition of silver salts in gold(I)-catalyzed reactions. When LAuCl (L = ligand) and a silver salt are mixed in a non-coordinating solvent in the absence of substrate, chloride-bridged dinuclear complexes [(LAu)2Cl]+ X– (X = counterion) are generated. The robustness of these complexes can be detrimental in reactions in which the substrate is not able to disrupt them leading to false negative results. In addition, we have studied the mechanism of the intermolecular gold(I)-catalyzed [2+2]-cycloaddition of alkynes and alkenes. The use of [tBuXPhosAuNCMe] with BARF as counterion (BARF = tetrakis 3,5-bis(trifluoromethyl)phenylborate) increases the reaction yields significantly (between 9 and 30%). The high steric bulk and low basicity of this counterion reduces the formation of σ,π-digold complexes, which are dead-ends in the catalytic cycle. The first kinetic order observed for both the alkyne and the gold(I) complex and the zero-order dependence for the alkene are consistent with a scenario in which the rate-determining step of the reaction is the first ligand exchange to generate the active (η2-phenylacetylene)gold(I) complex. Finally, we have accomplished the first enantioselective total synthesis of nardoaristolone B in 7 steps and 10% overall yield. As key steps, it features a copper-catalyzed enantioselective conjugate addition/enolate trapping and a gold(I)-catalyzed oxidative cyclization. Following a very similar pathway, an approach towards the synthesis of (–)-aristolone and kanshone H is presented.

Els Carbens metàl · lics són un dels intermedis reactius fonamentals en la síntesi orgànica i han estat àmpliament utilitzats en la construcció de molècules complexes. Molts metalls de transició són coneguts per catalitzar la descomposició dels derivats de diazo com un mètode potent per generar carbens metàl · lics. Atès l'interès del nostre grup de recerca en el desenvolupament de noves transformacions catalitzades per or, trobem un nou mètode per generar or(I) carbens a través de la reacció de retro-Buchner del tautómer norcaradiene basat en l'equilibri conegut de cicloheptatrien i norcaradiens. Or(I) carbens generats per aquest mètode són espècies altament reactives i reaccionen amb molts tipus de nucleòfils per donar diversos productes que no es preparen fàcilment per altres mètodes. Aquesta tesi presenta els estudis detallats d'aquest nou mètode de generació d'or (I) carbè, incloent: ciclopropanacions, la reacció amb furans, cicloaddició (4+1) amb ciclobutens i metileneciclopropens (MCP) i insercions formals sp2 C-H. / Los carbenos metálicos son uno de los intermedios más fundamentales en síntesis orgánica y se han utilizado ampliamente para preparar moléculas muy complejas. Varios metales de transición se han aplicado para la descomposición de diazocompuestos como método de generación de carbenos muy potente. Considerando el interés de nuestro grupo en el desarrollo de nuevas transformaciones catalizadas por oro, descubrimos un nuevo método para generar carbenos de oro(I) a través de una reacción retro-Buchner del tautómero norcaradieno basado en su equilibrio con el cicloheptatireno. Los carbenos de oro(I) son especies muy reactivas respeto a varios tipos de nucleófilos para formar diferentes tipos de productos que no son fáciles de preparar con otros métodos. Esta tesis presenta los estudios detallados de este nuevo método de oro(I) para la generación de carbenos, incluyendo: ciclopropanaciones, reacción con furanos, cicloadición (4+1) con ciclobutenos y metilciclopropenos (MCPs) e inserciones formales sp2 C-H. / Metal carbenes are one of the fundamental reactive intermediates in organic synthesis and have been widely used in the construction of complex molecules. Many transition metals are known to catalyze the decomposition of diazo derivatives as a powerful method for the generation of metal carbenes. Considering the interest of our research group on developing new gold-catalyzed transformations, we found a new method to generate gold(I) carbenes through the retro-Buchner reaction of the norcaradiene tautomer based on the known equilibrium of cycloheptatrienes and norcaradienes. Gold(I) carbenes generated by this method are highly reactive species and react with many kinds of nucleophiles to give various products, which are not easily prepared by other methods. This thesis presents the detailed studies of this new gold(I) carbene generation method, including: cyclopropanations, reaction with furans, formal (4+1) cycloaddition with cyclobutenes and methylenecyclopropanes (MCPs), and formal sp2 C–H insertions.

El creixement de la població i dels nous països emergents fa que el consum energètic es dispari. Tota la població depèn d’aquest consum i com a conseqüència es depèn de les reserves de combustibles fòssils disponibles. Una de les fonts d’energia no esgotable i que proveu a la terra d’una gran quantitat d’energia es el Sol. Aquesta Energia ja està sent explotada amb la utilització de panells solars basades en silici. No obstant degut al seu alt cost de fabricació no poden competir amb les fonts d’energia ja existents. Per tant, noves investigacions en alternatives han estat àmpliament estudiades. Unes de les alternatives que han estat àmpliament estudiades durant aquests anys han estat les cel·les sensitivitzades amb colorant (DSSC) i les cel·les orgàniques (OPV). Les bases i el funcionament d’aquests dos tipus de dispositius es mostren en el capítol 1. El principal estudi d’aquesta tesis es centra en el disseny i la síntesis de nous colorants per aquest tipus de dispositius. Aquests colorants tenen un paper molt important en aquests dispositius i moltes vegades la seva eficiència deriva de l’estructura d’aquests colorants degut a les reaccions que es produeixen en els dispositius. En el Capítol 3 i 4 es presenta el disseny de dos tipus de colorants pel que fa a les cel·les sensitivitzades amb colorant (DSSC). En el capítol 3 es tracta de noves molècules orgàniques amb estructura D-π-A àmpliament estudiades com a alternativa als complexes de ruteni. En el capítol 4 les molècules sintetitzades també per DSSC són una família de porfirines, les quals són les que actualment estan mostrant més eficiència. Per una altra banda en el capítol 5 s’ha sintetitzat també una porfirina però en aquest cas per estudiar la seva aplicabilitat en les cel·les solars orgàniques (OPV). / El Crecimiento de la población I de nuevos países emergentes hace que el consume energético se dispare. Toda la población depende de este consume I como consecuencia se depende de las reservas de combustibles fósiles disponibles. Una de las Fuentes de energía no agotable y que suministra a la tierra de una gran cantidad de energía es el Sol. Esta energía ya está siendo explotada con la utilización de paneles solares basados en Silicio. Sin embargo, debido a su elevado coste de fabricación no pueden competir con fuentes de energía ya existentes. Por lo tanto, nuevas investigaciones en alternativas han estado estudiadas. Una de las alternativas que han sido más estudiadas son las Celdas sensitibizadas con colorante (DSSC) i las Celdas Orgánicas (OPV). Las bases y su funcionamiento se muestran en el capítulo 1. El principal estudio de esta tesis se centra en el diseño y la síntesis de nuevos colorantes para estos tipos de dispositivos. Estos colorantes tienen un papel muy importante en estos dispositivos y muchas veces su eficiencia deriva de la estructura del colorante debido a reacciones que se producen en el dispositivo. En el Capítulo 3 y 4 se presenta el diseño de dos tipos de colorantes para las celdas sensitibizadas con colorante. En el Capítulo 3 se muestran moléculas orgánicas con estructura D--A que han sido ampliamente estudiadas como alternativa a los complejos de rutenio. En el capítulo 4 una familia de porfirinas ha sido sintetizada debido a los prometedores resultados mostrados siendo en la actualidad las moléculas que dan más eficiencia. En el Capítulo 5 en cambio se ha sintetizado una porfirina, pero en este caso para estudiar su aplicabilidad en las celdas orgánicas (OPV) / The population is growing and the consumption of energy is dramatically increasing. All the population depends on this energy and are using fossil fuels available. One of this renewable source that gives to the earth a huge amount of energy is the sun. This source is exploited nowadays with photovoltaic devices based in silicon. However due to their high cost of production is not an alternative comparing with the existent sources. For this reason scientists of the entire world are working hard in the development of alternative devices in order to reduce the cost, decrease the contamination and increase the efficiencies among others. Some of alternatives that have been widely studied during the last years have been the Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) and Organic Solar Cells (OPV). Basic principles of these devices are showed in Chapter 1. Principally the study of this thesis was focused in the design and synthesis of new sensitizers for these devices. These sensitizers play an important role in these devices and many times their structure depends on the efficiency of the device. In Chapter 3 and 4 the design and synthesis of two kinds of sensitizers and their applicability in DSSC is showed. In chapter 3 the sensitizers are organic dyes with a structure of D-π-A widely studied as alternative to the ruthenium complexes. In chapter 4 another family of sensitizers have been synthesized and also their applicability in DSSC has been studied. In this chapter the molecules are a family of porphyrins that are the molecules that nowadays are showing the most efficiency. On the other hand in Chapter 5 a new porphyrin has been synthesized but in this case to study their applicability in Organic solar Cells (OPV)

Los procesos catalíticos son una herramienta muy útil en la obtención de diversos compuestos de interés tanto académico como industrial. Se busca entonces procesos que conlleven entre otros, altos rendimientos, elevada selectividad, tiempo de reacción más cortos, menores costos de producción y metodologías respetuosas con el medio ambiente. Es por ello el interés en desarrollar sistemas catalíticos que puedan ayudar a suplir estas necesidades. Dada la relevancia de los sistemas catalíticos, se investigó sobre este tópico en la presente tesis doctoral. Para ello, se partió de la experiencia que tiene el grupo en la obtención de nanopartículas y su aplicación en catálisis. De este modo fueron de interés los materiales nanométricos desde dos puntos de vista. El primero se basa en la utilización de las nanopartículas metálicas como soporte de un organocatalizador y el segundo en la utilización de las nanopartículas metálicas como catalizadores. En esta tesis doctoral se desarrollaron procesos catalíticos basados en el uso nanopartículas de iridio y oro. Siguiendo los resultados preliminares de la doctora Sandra Niembro en su tesis doctoral, se reprodujo y optimizó la obtención de nanoparticulas de oro como soporte del organocatalizador cinconina. Para ello se obtuvieron nanopartículas de oro de acuerdo al método de Brust. Luego, mediante una reacción de intercambio de ligando se obtuvieron nanopartículas de oro en cuya superficie se logró anclar la cinconina. Con el organocatalizador soportado sobre las nanopartículas, se realizaron pruebas catalíticas en la reacción de adición enantioselectiva de α-aminación de β-cetoesteres a diferentes condiciones de temperatura y de cantidad (%mol) del catalizador. Se lograron altos porcentajes de rendimientos (97% a 0°C) y resultados de excesos enantioméricos comparables con la literatura (78 % ee).También se realizaron algunas pruebas de recuperación y reutilización del catalizador. También fueron de interés en esta tesis doctoral, la obtención de nanopartículas de iridio, las cuales fueron soportadas sobre un material híbrido orgánico-inorgánico, desarrollado previamente en nuestro grupo de investigación. Luego de reproducir la obtención del material híbrido orgánico-inorgánico se prepararon las nanopartículas de iridio soportadas sobre tal material. Se obtuvieron nanopartículas (Ir/material híbrido) de un tamaño entre 0.5-1.4 nm y con 18 % Ir (93% rendimiento). Dado que los resultados obtenidos en la obtención de las nanopartículas Ir/material híbrido fueron muy reproducibles se decidió aplicar el método optimizado en la obtención nanopartículas de iridio soportadas sobre silica-gel (Ir/SiO2) y también intentar obtener nanopartículas de iridio estabilizadas solo con el solvente de la reacción (difenil éter). En ambos casos, se obtuvieron nanopartículas de iridio de tamaño similar a las anteriormente mencionadas (0.5-1.4 nm para Ir/SiO2; 0.5-1.3 nm y 23% Ir (91% rdt) para Ir/difenil éter). El interés se centró en las nanopartículas Ir/material híbrido y Ir/difenil éter. Ambas fueron utilizadas como catalizadores en reacciones de oxidación de alcoholes bencílicos y el hidrocaburo xanteno utilizando oxígeno como oxidante, a 100 °C y tolueno. Los ensayos catalíticos, conllevaron la activación de las nanopartículas mediante un moderado calentamiento (135 °C) durante 2 horas. Se obtuvieron altos porcentajes de rendimiento alrededor del 90% hacia la formación del aldehído (sustrato: alcohol). Se resalta que los resultados se lograron sin la adición de bases. Se realizó una prueba de recuperación y reutilización del catalizador Ir/difenil éter con alto porcentaje de rendimiento. Los resultados obtenidos con estas nanopartículas de iridio desarrolladas en esta tesis doctoral, han sido de interés por otros investigadores y en estos momentos están siendo evaluadas en colaboración por el grupo del Prof Sandro Cacchi, de la Universidad de la Sapienza en Roma. Se considera como perspectivas, que las nanopartículas de iridio podrían aplicarse como catalizadores en reacciones de oxidación de otros alcoholes y otros hidrocarburos. Además tal vez se podría aplicar el método de obtención de estas nanopartículas a otros metales con precursores metal-carbonilo. / Catalytic processes are a useful tool for obtaining a wide variety of compounds with application in academia and industry. In this manner, the interest in developing catalytic systems has increase in the last years, and researchers are investigating in new methodologies in order to achieve high yields, high selectivity, short reaction times, lower production costs and environmental friendly protocols. Due to the importance and applicability of the catalytic systems and based on the experience of the group in the area of nanoparticles and its application in catalysis, these topics were the central subjects of this doctoral thesis. Particularly, we were interested on nanoscale materials from two points of view. The first was the use of nanoparticles as support for an organocatalyst and the second was the direct use of nanoparticles as the catalyst. In this doctoral thesis we developed catalytic processes in the presence of nanoparticles of iridium and gold by following the preliminary results obtained in Dr. Sandra Niembro’s doctoral thesis. We reproduced and optimized the synthesis of gold nanoparticles as support of the organocatalyst cinchonine. The cinchonine anchored to the surface of the gold nanoparticles was obtained by Brust’s method followed by a ligand exchange reaction. The catalytic activity of this organocatalyst supported on nanoparticles was tested in the enantioselective addition of α-amination of β-keto esters at different reaction conditions by varying the temperature and the amount (mol%) of catalyst. High yields were obtained (97% at 0 °C) and the enantiomeric excess was comparable with the reported in the literature (78% ee). We also test the recovery and reuse of catalyst. We were also interested in the synthesis of iridium nanoparticles which were supported on an organic-inorganic hybrid material that was previously developed in our research group. After reproducing the synthesis of the organic-inorganic hybrid material we prepared the iridium nanoparticles supported on such material. We obtained nanoparticles (Ir / hybrid material) of a size between (0.5-1.4) nm 18% Ir (93% yield). Due to the reproducibility of this methodology, we also apply this procedure in the synthesis of iridium nanoparticles supported on silica-gel (Ir/SiO2) and in the synthesis of stabilized iridium nanoparticles by the reaction solvent (biphenyl ether). In both cases, iridium nanoparticles were obtained in similar size to the mentioned above, (0.5-1.4) nm (Ir/SiO2) and (0.5-1.3) nm, 23% Ir (91% yield) nanoparticles Ir /biphenyl ether, respectively. Both nanoparticles Ir/ hybrid material and Ir/ diphenyl ether were used as catalysts in the oxidation reaction of benzyl alcohols and xanthene using oxygen as oxidant, at 100 °C and toluene as solvent. Importantly, the activation of the nanoparticles was performed by a moderate heating at 135 °C for 2 hours. High yields were obtained (up to 90%) to the formation of the aldehyde (substrate: alcohol). Remarkably, these results were achieved without the addition of bases. The recovery and reuse of the catalyst were also achieved in high yields. The results obtained with the iridium nanoparticles developed in this thesis, were of interest to other researchers and the group of Professor Sandro Cacchi, University of La Sapienza in Rome, is currently evaluating them in collaboration with our research group. The outlook of this doctoral thesis are the application of iridium nanoparticles in the oxidation reactions of other substrates such as alcohols or hydrocarbons, and also the extension of the synthetic procedure of other metal nanoparticles from other metal carbonyl precursors.

L’ús d’anàlegs de nucleòsids en teràpia antivírica s’ha convertit en una opció important durant les tres últimes dècades. En els últims anys, l’atenció s’ha centrat en els carbanucleòsids, que són més resistents als processos hidrolítics i tenen una millor absorció i penetració a través de la membrana cel·lular com a resultat de la seva major lipofília. Els anàlegs de nucleòsids amb estructura ciclohexènica són una classe prometedora de compostos antiviral, en què la substitució de l’àtom d’oxigen de l’anell de furanosa per un doble enllaç indueix una flexibilitat anul·lar similar a la dels nucleòsids naturals. Recentment, s’ha descrit que ambdós enantiòmers de ciclohexenil G (DCG i LCG) presenten una potent i selectiva activitat contra el virus de l’herpes. D’altra banda, les tècniques de modelatge molecular han estat una de les pedres angulars en el disseny i optimització de compostos terapèutics. Concretament, les tècniques d'acoblament molecular (docking), que s'utilitzen per predir l'afinitat d'unió d'una molècula orgànica a una macromolècula, han demostrat ser una eina de molta utilitat. En el camp d’anàlegs de nucleòsids, aquestes tècniques permeten simular tant el seu procés d'activació, així com la posterior interacció amb la seva diana, la polimerasa viral corresponent. Aquesta tesi es centra en el disseny racional i la síntesi d'una sèrie de nucleòsids carbocíclics de sis baules basats en l'esquelet de D- i L-Ciclohexenil G com a agents contra el virus de l’herpes. En particular, s'ha dut a terme un estudi de modelatge molecular de tot el procés d'activació d’una sèrie de nucleòsids ciclohexànics i biciclo[4.1.0]heptànics per mitjà de càlculs de docking. Com a resultat d’aquest estudi computacional, vam decidir desenvolupar un nova estratègia sintètica cap a la síntesi estereoselectiva d'anàlegs de nucleòsids amb estructura biciclo[4.1.0]heptànica. En concret, s’han sintetitzat quatre nous nucleòsids amb estructura biciclo[4.1.0]heptànica que contenen diferents bases púriques i pirimidíniques, a partir de la 1,4-ciclohexandiona comercial en 14-16 etapes i rendiments globals d’entre el 2% i el 10%. A més a més, s’ha descrit un nou procediment per la síntesi de (2R,3R,8R)-2,3-difenil-1,4-dioxaespiro[4.5]deca-6-en-8-ol, que és un intermedi de la síntesis d’aquests anàlegs de nucleòsids, juntament amb la síntesi enantioselectiva d’ambdós enantiòmers de la (4R)-hidroxi-2-ciclohexenona i els seus derivats sililats. Aquests procediments competeixen positivament amb les metodologies publicades. L'activitat biològica dels compostos sintetitzats contra diversos virus ha estat avaluada. Per desgràcia, no mostren activitat antivírica significativa. Per tal de racionalitzar aquesta manca d'activitat, la interacció dels fàrmacs candidats amb la seva diana ha estat avaluada. Com que no hi ha estructures cristal·logràfiques del procés de replicació, s’ha generat un model en 3D per mitjà del modelatge d’homologia. Aquesta metodologia permet la predicció d’estructures en 3D de macromolècules basades en estructures conegudes de proteines homólogues (plantilles). Els càlculs han revelat que l’activitat antivírica d’aquests compostos està restringida per la seva incorporació al DNA del virus. / The application of nucleoside analogues in antiviral therapy has evolved into an important option over the last three decades. In recent years, attention has been focused on carbanucleosides, which are more resistant to hydrolytic processes and have better absorption and penetration through the cell membrane as a result of their higher lipophilicity. Cyclohexenyl nucleosides are a promising class of antiviral compounds, wherein replacement of the oxygen atom of the furanose ring by a double bond induces annular flexibility, similar to that of regular nucleosides. Recently, it has been described that both enantiomers of cyclohexenyl G (DCG and LCG) display potent and selective anti-herpes virus activity. On the other hand, molecular modelling techniques have been one of the cornerstones in the design and optimization of novel therapeutic agents. Specifically, molecular docking techniques, which are used to predict the binding affinity of an organic molecule to a macromolecule, have become a useful tool. In the field of nucleoside analogues, docking techniques may be applied to simulate both their activation process as well as their interaction with their target, the corresponding viral polymerase. The present thesis is focused on the rational design and synthesis of a series of six-membered carbocyclic nucleosides based on the skeleton of D- and L-Cyclohexenyl G as anti-herpes virus agents. In particular, a molecular modelling study on the whole activation process of a set of cyclohexene and bicyclo[4.1.0]heptane c nucleosides has been carried out by means of protein-ligand docking calculations. As a result of the computational study, we decided to develop a new synthetic strategy towards the stereoselective synthesis of nucleoside analogues with a bicyclo[4.1.0]heptane structure. Specifically, it has been synthesised four novel bicyclo[4.1.0]heptane nucleosides bearing different purine and pyrimidine bases, starting from 1,4-cyclohexanedione in 14-16 steps and overall yields between 2% and 10%. In addition, it has been described a new procedure to synthesise (2R,3R,8R)-2,3-diphenyl-1,4-dioxaspiro[4.5]decan-6-ene-8-ol, which is an intermediate for the synthesis of these nucleoside analogues, along with the enantioselective synthesis of both enantiomers of (4R)-hydroxy-2-cyclohexenone and their O-silyl derivatives. These procedures compete positively with the published methodologies. The biological activity of the synthesised analogues against several viruses has been evaluated, although none of them displayed significant activity. In order to rationalise this lack of activity, the interaction of the drug candidates with their target has been evaluated. As there is no crystallographic structure of the replication process, a 3D model has been generated by means of a homology modelling like approach. This methodology allows the prediction of 3D structures of macromolecules based on known structures of homologous proteins (templates). The theoretical calculations have revealed that the antiviral activity of these candidates is restricted by their incorporation into the viral DNA.

La present tesi doctoral està dividida en dues parts ben diferenciades: la primera tracta sobre acoblaments C-C catalitzats per pal·ladi utilitzant sals de diazoni (capítols 1 i 2) i la segona sobre el colorants hidrofòbics (capítols 3 i 4). El capítol 1 constitueix el primer estudi ampli sobre la reactivitat i l'aplicabilitat de les sals de diazoni en la reacció de Matsuda-Heck en un medi totalment aquós, estudiant-se l'efecte que tenen nombrosos factors com el tipus de catalitzador, la temperatura o l'ús de tensioactius (entre d'altres) sobre la mateixa. A més, emprant sals de diazoni i alquens de diversa naturalesa, s'estudia el scope de la reacció i l'efecte electrònic i estèric que tenen els diferents substituents de tots dos reactius sobre el rendiment químic. En el segon capítol s'aprofita la gran reactivitat de les sals de diazoni per a desenvolupar una nova metodologia, mitjançant la reacció de Matsuda-Heck, per a la preparació de compostos altament fluorats. L'elevat contingut en fluor prové de l'ús d'una sal de diazoni altament fluorada, la qual es prepara i s'aïlla en forma sòlida per primera vegada. Addicionalment a l'estudi sintètic també es descriu un extens estudi mecanístic en el que s'usa la tècnica d'ESI-MS per a la detecció d'intermedis de reacció. El tercer capítol consisteix en donar un pas endavant en la preparació de colorants azoics altament fluorats, camp en el que el grup hi té experiència. Els colorants preparats són estructuralment més simples que els seus predecessors però mantenen intactes les seves propietats hidròfobes. A més, variacions en la metodologia sintètica es tradueixen en rendiments químics significativament superiors. També es duu a la caracterització òptica i l'estudi de la hidrofòbia d'aquests colorants. El quart i darrer capítol és el més extens i complex de la present tesi doctoral, en ell es dissenyen, preparen, caracteritzen i s'apliquen al cotó un gran nombre de colorants hidròfobs basats en antraquinona, ja sigui contenint llargues cadenes hidrocarbonades o altament fluorades. Finalment, per a tots aquests colorants així com per a les teles tenyides, se n'estudien les propietats òptiques i les capacitats hidròfobes. / The current thesis is divided in two parts: the first one concerns about C-C couplings catalyzed by palladium using diazonium salts as substrates (chapters 1 and 2) and the second one is focused in the preparation of hydrophobic dyes (chapters 3 i 4). Chapter one constitutes the first complete study about reactivity and relevance of Matsuda-Heck's reaction in pure water ever. Effects of the catalyst, the temperature or the surfactant addition (among others) are tested. Furthermore, using different diazonium salts and alkenes, the scope is evaluated as well as the electronic influence of diazonium and alkene substituents over the reaction's yield. In chapter two, advantage is taken of diazonium's salts high reactivity in order to develop a new methodology, based on Matsuda-Heck's reaction, useful to prepare a whole new family of heavily fluorinated compounds. All fluorinated content comes from a highly fluorinated diazonium salt, which is synthesized and isolated for the very first time. In addition to the synthetic methodology development, a mechanistic approach is carried out by ESI-MS detection of the reaction's intermediates. The third chapter is one step beyond the preparation of highly fluorinated azo dyes, field in which our group has experience in. These new azo dyes are more simple structurally but hold the whole hydrophobic properties. Furthermore, the synthesis of these type of compounds has been improved; higher yields are obtained. In addition, optical and hydrophobic properties are tested. The forth, the last but not the least, is the largest and the most complex one. In this chapter a huge number of new hydrophobic dyes and pigments based on anthraquinone are designed, prepared, characterized and applied to cotton fabric. These molecules contain either long hydrocarbon chains or long highly fluorinated ponytails. Finally, for the vast majority of these dyes as well as dyed cotton fabrics, optical and hydrophobic properties are also tested.