Durante los últimos años, en nuestro grupo de investigación se han desarrollado reacciones de activación de alquinos catalizadas por metales de transición. Uno de los objetivos de esta tesis ha sido el desarrollo de nuevos catalizadores quirales para realizar una ciclación [4+2] intramolecular de aril eninos, obteniéndose un sistema catalítico de Au(I) capaz de formar el producto ciclado con un exceso enantiomerico del 88%. Los otros capítulos de este manuscrito tratan de la aplicación de reacciones catalizadas por Au(I) en la síntesis de productos naturales: las (-)-englerinas A y B, compuestos naturales que presentan una potente actividad biológica contra el cáncer de riñón y la schisanwilsonena A, un terpeno dotado de una actividad antiviral contra la hepatitis B. / Over the last years, our research group reported several methodologies dealing with the activation of alkynes using gold as a catalyst. One of the objectives of this Thesis was the development of a new catalytic system for the intramolecular [4+2] cycloaddition of aryl enynes. After screening of different ligands and several optimizations, up to 88% ee could be obtained by using a bulky chiral gold phosphite. The two other chapters of this Thesis are dealing with the synthesis of natural products involving a gold-catalyzed transformation as a key step in the synthesis. The total synthesis of (-)-englerins A and B is reported and a study towards the synthesis of Schisanwilsonene A is also described.

Tant els subproductes com els residus d'origen biològic de la indústria són susceptibles de ser aprofitats i, no obstant això, alguns són destruïts per falta d'usos viables i altres són emprats en la producció d'energia per incineració, producció de biogàs o transformació per alimentació animal entre altres. Poc a poc es van afegint noves idees per reciclar aquests residus i aprofitar-los més eficientment per tal d'obtenir productes d'alt valor afegit. Amb la finalitat d'augmentar la sostenibilitat i trobar noves aplicacions a subproductes com és el cas del glicerol provinent del biodièsel, en aquesta memòria, dividida en una introducció i tres capítols, es presenten diferents reaccions en les quals participa el glicerol com a reactiu amb l'objectiu d’obtenir compostos o precursors de substàncies d'alt valor afegit. En la introducció d'aquesta memòria es descriu breument l'inici de la química sostenible o química verda, així com els principis utilitzats com a marc de referència per assolir els seus objectius. Igualment s'exposa la relació existent entre química verda, biomassa i bio-refineria, i s'aborda d'aquesta manera l'aprofitament del glicerol com a matèria primera renovable procedent de la producció del biodièsel. En el capítol 1, es descriu la síntesi de diversos èsters de l’1,3-dicloropropil a partir del glicerol i diversos àcids carboxílics per observar la influència que els substituents poden tenir sobre la reacció. Addicionalment es descriu la síntesi de diazides emprant alguns dels èsters de l’1,3-dicloropropil obtinguts. En el capítol 2, es mostren els resultats obtinguts per a la síntesi de monoèsteres de l’3-cloro-2-hidroxi-1-propil mitjançant dues aproximacions metodològiques que comprenen I) la dessimetrització de l’èster de l’1,3-dicloropropil i II) la síntesi a partir del glicerol, àcid carboxílic i una font de clorurs en medi àcid. Finalment en el capítol 3, es mostra una primera aproximació a la síntesi assimètrica d'èsters de l’3-cloro-1,2-propanodiol derivats del glicerol emprant resolució cinètica i resolució cinètica dinàmica. / Tanto subproductos como residuos de origen biológico de la industria son susceptibles a ser aprovechados y, sin embargo, algunos son destruidos por falta de usos viables y otros son empleados en la producción de energía por incineración, producción de biogás o transformación para alimentación animal entre otros. Poco a poco se van sumando nuevas ideas para reciclar estos residuos y aprovecharlos más eficientemente con el fin de obtener productos de alto valor añadido. Con la finalidad de aumentar la sostenibilidad y en busca de nuevas aplicaciones para subproductos como es el caso del glicerol proveniente biodiesel, en esta memoria, dividida en una introducción y tres capítulos, se presentan diferentes reacciones en las cuales participa el glicerol como reactivo con el objetivo de obtener compuestos o precursores de sustancias de alto valor añadido. En la introducción de esta memoria se describe brevemente el inicio de la química sostenible o química verde, así como los principios usados como marco de referencia para alcanzar sus objetivos. Igualmente se advierte la relación existente entre química verde, biomasa y bio-refinería, y se aborda de esta forma el aprovechamiento del glicerol como materia prima renovable procedente de la producción del biodiésel. En el capítulo 1, se describe la síntesis de varios ésteres de 1,3-dicloropropilo a partir de glicerol y diversos ácidos carboxílicos para observar la influencia que los sustituyentes pueden tener sobre la reacción. Adicionalmente se describe la síntesis de diazidas empleando algunos de los ésteres de 1,3-dicloropropilo obtenidos. En el capítulo 2, se muestran los resultados obtenidos para la síntesis de monoésteres de 3-cloro-2-hidroxi-1-propilo mediante dos aproximaciones metodológicas que comprenden I) la desimetrización de éster de 1,3-dicloropropilo y II) la síntesis a partir de glicerol, ácido carboxílico y una fuente de cloruros en medio ácido. Finalmente en el capítulo 3, se muestra una primera aproximación a la síntesis asimétrica de ésteres de 3-cloro-1,2-propanodiol derivados de glicerol empleando resolución cinética y resolución cinética dinámica. / Both industrial by-products and agrochemical wastes might be an advantageous source of compounds and materials. However, some of them are destroyed for lack of viable uses while others are used in energy production by incineration, biogas production or processing animal feed, etc. New ideas to most efficiently recycle and use this waste are emerging leading to value-added products. In order to increase sustainability and looking for new applications for by-products from biodiesel production such as glycerol, in this doctoral dissertation, organized in an introduction and three chapters, different synthetic reactions are shown using glycerol as starting material with the aim to obtain value-added building blocks. In the introduction of this memory a brief description is presented related to the state of the art of green chemistry. Also, the green chemistry principles, used as reference to achieve the goals of the project, have been described. Further, the relationship between green chemistry, biomass and bio-refinery and the use of glycerol as a renewable raw material from biodiesel production have been shown. In the first chapter, the synthesis of several 1,3-dichloropropyl esters from glycerol and various carboxylic acids has been described studying the influence of the substituents on the reaction. This chapter

El trabajo de investigación que se presenta en esta memoria forma parte de un amplio proyecto desarrollado durante años por el grupo de investigación al que pertenezco y que trata fundamentalmente sobre la preparación y reactividad de diferentes iminofosforanos. Más concretamente, aquí se relatan los resultados obtenidos en el estudio de la reactividad de algunos derivados de fósforo(V) tales como iminofosforanos y óxidos o sulfuros de fosfina con sustituyentes alquenilo y alquinilo sobre el átomo de fósforo. Por esta razón se ha considerado conveniente hacer una introducción muy general sobre iminofosforanos, incidiendo de un modo más particular en la reactividad descrita en la bibliografía de aquellos que son P-alquenil y P-alquinil sustituidos.

El uso de compuestos de paladio(II) para catalizar reacciones de copolimerización de monóxido de carbono y olefinas así como otros tipos de reacciones de formación de enlaces C-C muestra un creciente interés, prueba de ello es el importante numero de publicaciones realizadas en estos últimos años.En catálisis una de las mayores causas de baja productividad es la degradación del catalizador a especies menos activas. Por este motivo se dedican constantemente esfuerzos al diseño de ligandos capaces de estabilizar al catalizador evitando así su degradación. Así por ejemplo, en la reacción de copolimerización de monóxido de carbono y etileno se ha demostrado que modificando los ligandos difosfina 1,2-di(fenilfosfino)etano (dppe) y 1,3-di(fenilfosfino)propano (dppp) mediante la introducción de grupos o-metoxi en los anillos fenilo se observa un aumento importante en la productividad del catalizador. El estudio del efecto causado por la introducción de grupos ometoxi ha sido y es objeto de numerosas publicaciones científicas. En gran parte de ellas se sugiere que el aumento de la productividad es debido a factores tanto estéricos como electrónicos, si bien resulta difícil establecer cual de ellos contribuye en mayor medida.En la primera parte de la tesis se estudia el efecto positivo, en términos de productividad y peso molecular promedio del copolímero obtenido, debido a la introducción de los grupos o-metoxi en los grupos fenilo de los ligandos difosfina dppe y dppp en la reacción de copolimerización de monóxido de carbono y etileno desde un punto de vista catalítico y mecanístico.La segunda parte de la tesis se centra en la exploración de rutas sintéticas sostenibles para la obtención de nuevos ligandos fosfina sulfonato, en la síntesis de nuevos complejos catiónicos, aniónicos y neutros de paladio(II) y de su aplicación en la reacción de copolimerización no alternada de monóxido de carbono y etileno además de en la reacción de formación de enlaces C-C Suzuki-Miyaura.Con la finalidad de conseguir estos objetivos: 1) se han sintetizado nuevos ligandos y nuevos complejos neutros, cationicos y aniónicos de paladio; 2) se han desarrollaron rutas sintéticas alternativas para: 2.1) introducir los grupos ometoxi en los ligandos difosfina dppe y dppp; 2.2) sintetizar nuevos ligandos fosfina sulfonato; 3) se han realizado experimentos catalíticos en diferentes medios de reacción; 4) se han llevado a cabo experimentos de RMN de alta presión.En el capitulo 1 se recoge la literatura básica además de los avances más recientes en la reacciones de copolimerización alternada y no alternada de monóxido de carbono y etileno y en la reacción de formación de enlaces C-C de Suzuki-Miyarura.En el capitulo 2 se discute el efecto de los grupos o-metoxi introducidos en los ligandos difosfina dppe y dppp aplicados en la reacción de copolimerización alternada de monóxido de carbono y etileno. Para ello, se ha usado una ruta sintética alternativa para la obtención de los ligandos difosfina, 1,2-bis(di(2-metoxifenil)fosfino)etano (o-MeO-dppe) y 1,3-bis(di(2-metoxifenil)fosfino)propano (o-MeO-dppp). Estos dos ligandos y sus correspondientes ligandos difosfina (no sustituidos) dppe y dppp se han utilizado en la síntesis de complejos neutros y catiónicos de paladio(II). Estos complejos de paladio se han aplicado para estudiar su comportamiento como precursores catalíticos en la reacción de copolimerización de monóxido de carbono y etileno. Los complejos de paladio sintetizados se ha usado también en la realización de experimentos de RMN de alta presión tanto in situ como operando, estos experimentos nos han facilitado importante información sobre la productividad, la longitud de la cadena polimérica, los intermedios y los "resting states" de la reacción objeto de estudio. Se ha demostrado que los precursores catalíticos de paladio estabilizados con los ligandos difosfina o-MeO-dppe y o-MeO-dppp son más activos y dan lugar a copolímeros de mayor peso molecular que los precatalizadores estabilizados por los ligandos dppe y dppp. Se ha publicado que el uso de 2,2,2-trifluoetanol (TFE) como medio de reacción tiene como consecuencia un aumento de la productividad y de la longitud de la cadena polimérica, en nuestro caso este aumento se ha observado solamente en los precursores catalíticos estabilizados con los ligandos dppe y dppp, mientras que el los precursores catalíticos estabilizados con los ligandos modificados sufrían una disminución en su actividad. Este hecho se ha atribuido a la formación de una red de enlaces de hidrógeno con las moléculas del disolvente (TFE), produciéndose así la congestión del centro metálico y por consiguiente una disminución de la velocidad de propagación.Los estudios mecanísticos han revelado que la cinética de la reacción estudiada se ve afectada por la presencia de lo grupos o-metoxi, se ha visto que la inserción migratoria de las especies paladio(alquil)(CO) limitan la etapa de carbonilación de los beta-quelatos haciendo que el proceso global de copolimerización sea independiente de la presión de monóxido de carbono en el rango de presiones estudiadas (5-30 bar). Las especies paladio(alquil)(CO) responsables de la limitación de la etapa de carbonilación han sido interceptadas y caracterizadas in situ por primera vez.En el capitulo 3, se ha comparado el efecto que el aumento de la rigidez del ligando tiene en la reacción de copolimerización de monóxido de carbono y etileno. Las difosfinas objeto de estudio han sido la rac-2,4-bis(di(2-metoxifenil)fosfino)pentano (o-MeO-bdpp) y la 6,7-bis(di(2-metoxfenil)fosfinil-2,2,4,4-tetra(di-2-metoxifenil)-2l4,4l4-difosfoniumbiciclo[3.1.1]heptano-bis(PF6)(o-MeO-PCP)(PF6)2). Para ello se ha llevado a cabo la síntesis de la nueva difosfina o-MeO-bdpp a través de la ruta sintética descrita en el capitulo 2. Este nuevo ligando se ha utilizado en la síntesis de los complejos neutros [PdCl2(PxP)] y [Pd(OAc)2(P-P)]. Estos complejos de neutros de paladio(II) estabilizados por ambos ligandos difosfina se aplicaron como precursores catalíticos en la reacción de copolimerización de monóxido de carbono y etileno usando como medios de reacción, metanol en el caso de los precursores [Pd(OAc)2(P-P)] o una mezcla de acido acético y agua en el caso de los complejos [PdCl2(P-P)].Los datos obtenidos han revelado que los precursores catalíticos estabilizados por el ligando menos rígido o-MeO-bdpp daban lugar a la producción de copolímeros de mayor peso molecular. Esto resultados se han interpretado en términos de "chain transfer" concluyéndose que esta mayor velocidad de "chain transfer" es debido a las propiedades estéricas y electrónicas del ligando más rígido (o-MeO-PCP)(PF6)2.El capitulo 4 se discuten la síntesis de nuevos ligandos fosfina sulfonato, de nuevos complejos aniónicos y neutros de paladio(II) y su aplicación en la reacción de copolimerización no alternada de monóxido de carbono y etileno además de en al reacción de Suzuki-Miyaura. Los ligandos fosfina sulfonato 2-{bis(o-metoxifenil)fosfino}etanosulfonato (a) y 3-{bis(ometoxifenil)fosfino}propanosulfonato (b) se han preparado a través de unanueva ruta sintética.En al sección 4.1 se han comparado el ligando a y el ligando más rígido 2-{bis(o-metoxifenil)fosfino}bencenosulfonato (c) desde un punto de vista mecanístico y catalítico, para ello se han sintetizado complejos de paladio(II) con ambos ligandos (a y c) y se han aplicado en la reacción de copolimerización no alternada de monóxido de carbono y etileno. Además, con el objetivo de obtener información del poco conoció mecanismo de esta reacción se han llevado a cabo experimentos de RMN de alta presión.De las reacciones catalíticas se ha concluido que el efecto de la rigidez del ligando es importante en este tipo de reacción catalítica, los resultados muestran que con el ligando menos rígido a se obtienen copolímeros de bajo peso molecular debido a una mayor velocidad de "chain transfer", en cuanto a la productividad los precursores catalíticos estabilizados con el ligando más rígido c se mostraron mucho más activos que los estabilizados con a.Los experimentos de RMN de alta presión han evidenciado en ambos casos que las especies beta-quelato son el "resting state" de esta reacción de copolimerización no alternada de monóxido de carbono y etileno catalizada por complejos neutros de Pd(P-O).En la sección 4.2, se han usado con éxito los nuevos ligandos sintetizados a y b en la reacción de Suzuki-Miyaura utilizando como medio de reacción agua y usando tecnología de microondas. Los resultados obtenidos muestran que estos ligandos en combinación con una fuente de paladio son activos en el "cross-coupling" de arilcloruros y arilbromuros con ácidos borónicos. / The interest in the palladium(II)-catalysed copolymerisation reaction of carbon monoxide and ethene as well as other reactions involving the formation of the C-C bond is increasing because of the possibilities of application in synthesis of new products and materials. This interest is reflected in the large number of reports published in recent years.Since catalyst degradation to inactive species, is the major cause of the low productivity, considerable research effort is being made to design diphosphine ligands that can prevent them from degrading. Many papers have shown that the introduction of an o-methoxy substituent on the P-aryl rings of the diphosphine enhances the productivity in comparison with the unsubstituted ligands. It has been suggested that both steric and electronic factors are responsible for the positive effect of the o-methoxy groups on catalyst activity.This thesis focuses on elucidating the effect of the o-methoxy group introduced on the P-aryl rings of the diphosphine ligands in the copolymerization reaction of carbon monoxide and ethene from a catalytic and a mechanistic point of view.In the second part, the thesis focuses on the synthesis of new phosphine sulfonated ligands for the less well known reaction of non-alternating copolymerisation of CO and ethene and the applications of the later ligands in the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction in aqueous media.To achieve these objectives, new ligands and neutral, cationic as well as anionic palladium complexes have been synthesised. New alternative synthetic protocols have been developed to: 1) introduce the -OMe group on the P-aryl rings of known and new diphosphine ligands, 2) synthesise new phosphine sulfonated ligands.Catalytic reactions are carried out in different media as well as high pressure NMR experiments in an attempt to better understand the beneficial effect of omethoxy groups and the less well known mechanism of the non-alternating copolymerisation of CO and ethene.Chapter 1 covers the basic literature and most recent development in the alternating copolymerisation of carbon monoxide and ethene, non-alternating copolymerisation of carbon monoxide and ethene and Suzuki-Miyaura crosscoupling >reaction.Chapter 2 discusses the effect of the o-methoxy group on the alternating copolymerisation reaction of carbon monoxide and ethene. Diphosphine ligands 1,2-bis(di(2-methoxyphenyl)phosphino)ethane,1,3-bis(di(2-methoxyphenyl)phosphino)propane are synthesised by an alternative synthetic protocol. Both ligands and their phenyl counterparts for comparative purpose, are used to synthesise neutral and cationic palladium(II) complexes. The complexes are used to catalyse the CO-ethene copolymerisation reaction in either protic or aprotic solvents. In situ and operando high-pressure NMR experiments provide valuable information on catalysis resting states and intermediates. In addition, important steps in the CO/ethene copolymerisation reaction are studied by in situ high-pressure NMR spectroscopy, which helps rationalise the effect of the o-methoxy group.In Chapter 3, the new diphosphine (o-MeO-bdpp) rac-2,4-bis(di(2-methoxyphenyl)phosphino)pentane is synthesised. This ligand is used to synthesise new neutral palladium(II) complexes. The ligand and complexes are fully characterised in solution by multinuclear NMR spectroscopy. This C2-bridged ligand is compared with the C3-bridged ligand and the more rigid ligand bis-cationic diphosphonium-diphosphine 6,7-di(di-2-methoxyphenyl)phosphinyl-2,2,4,4-tetra(di-2-methoxyphenyl)-2l4,4l4-diphosphoniumbicyclo[3.1.1]heptanebis(PF6) (o-MeO-PCP)(PF6)2) in the copolymerisation of CO with ethene in different reaction media in order to compare the effect of backbone rigidity.Chaper 4 deals with the synthesis of new phosphine sulfonated ligands. The ligands are prepared through a new and sustainable synthetic route and used to synthesise new palladium(II) anionic complexes. The later anionic complexes are used in the less well known non-alternating copolymerisation reaction of carbon monoxide and ethene and compared with other phosphine sulfonate ligands that have been applied in this kind of catalysis. In addition, high pressure NMR experiments are carried out in order to go further into the mechanism of this polymerisation reaction.Furthermore, taking advantage of the fact that the new phosphine sulfonated ligands are both water-soluble and air stable, they are successfully applied in palladium-catalysed Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions in neat water in conjunction with microwave heating.

El meu treball de recerca va consistir en la millora, desenvolupament i aplicació de tècniques analítiques per a l'anàlisi qualitatiu i quantitatiu de carotenoides en cereals, principalment en blat de moro i arròs. Inicialment vaig treballar en l'optimització del mètode d'extracció d'aquests pigments. Es compararen diferents combinacions de solvents per determinar el millor solvent extractant que permetés alliberar tots els carotenoides de la llavor de blat de moro, malgrat les seves diferents polaritats. Addicionalment, vaig millorar i desenvolupar dos mètodes cromatogràfics per HPLC i UHPLC per realitzar la separació d'aquests pigments. Es compararen diverses fases estacionàries i mòbils amb la finalitat de trobar el millor sistema que permetés la separació de la majoria d'aquests compostos. La identificació dels analits es va realitzar mitjançant l'ús detectors de fotodíodes en sèrie i de masses. Es compararen tècniques d'ionització com ara ESI, APCI i APPI per ionitzar aquests pigments. / Mi trabajo de investigación consistió en la mejora, desarrollo y aplicación de técnicas analíticas para el análisis cualitativo y cuantitativo de carotenoides en cereales, principalmente en maíz y arroz. Inicialmente trabajé en la optimización del método de extracción de estos pigmentos. Diferentes combinaciones de solventes fueron comparadas para determinar el mejor solvente de extracción, que permitiera liberar de la semilla de maíz, todos los carotenoides a pesar de sus distintas polaridades. Adicionalmente, mejoré y desarrollé dos métodos cromatográficos por HPLC y UHPLC para conseguir realizar la separación de estos pigmentos. Varias fases estacionarias y móviles fueron comparadas con el fin de encontrar el mejor sistema que permitirá la separación de la mayoría de estos compuestos. La identificación de los analitos se realizó mediante el uso detectores de fotodiodos en serie y de masas. Técnicas de ionización tales como ESI, APCI y APPI fueron comparadas para ionizar los pigmentos. / My research program focused on the development and optimization of qualitative and quantitative analytical methodology for carotenoid determination in cereal crops. Initially, I improved the protocol to extract carotenoids from maize and rice tissues. I compared different combinations of solvents in order to identify the most suitable mixture that allowed me to extract, in spite of its different polarities, all the carotenoids present in the samples. I also improved and developed two chromatographic methods by high performance liquid chromatography (HPLC) and ultra high performance liquid chromatography (UHPLC) to separate these pigments. Various stationary and mobile phases were evaluated in order to obtain the most optimal resolution among the different pigments found in the samples. The identification of these molecules was carried out using photo diode array (PDA) and mass (MS) detectors. I investigated the effect of ionizing carotenoids using electrospray ionization (ESI), atmospheric pressure chemical ionization (APCI) and atmospheric pressure photoionization (APPI) techniques.

En esta Tesis abordamos la caracterización de ácidos grasos y carotenoides en sistemas de gran relevancia biológica, como lo son las membranas celulares y los fotosistemas. Empleamos para ello técnicas computacionales tanto de la mecánica cuántica como de la mecánica molecular, que ofrecen una descripción detallada, a escala atómica, de los fenómenos químicos que tienen lugar en estos entornos. Así, en este trabajo se construyen modelos para caracterizar la actividad antioxidante de los carotenoides basados en cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT), al tiempo que se desarrollan campos de fuerza empíricos para describir la conformación y las interacciones moleculares de ácidos grasos y carotenoides en los medios biológicos, que permiten su simulación mediante la dinámica molecular. Las perturbaciones estructurales producidas por los ácidos grasos con insaturaciones cis sobre las membranas juegan un papel clave en la acción terapéutica que muestran estas moléculas, y nuestros resultados muestran, específicamente, el efecto del ácido oleico y el ácido 2-hidroxioleico, destacando las diferencias entre ambos que conducen a su diferenciada actividad terapéutica. En el caso de los carotenoides, resultan más relevantes, sin embargo, las perturbaciones que produce el entorno de la membrana celular o el fotosistema sobre su cadena conjugada. La conformación de esta cadena es la que marca la actividad antioxidante y espectroscópica de estas moléculas, lo que se relaciona con su acción terapéutica. Las propiedades espectroscópicas de los carotenoides resultan de gran importancia para explicar su acción biológica en fotosistemas y, por ello, se han estudiado más detenidamente para dos carotenoides: beta-caroteno y violaxantina. Hemos caracterizado, mediante cálculos DFT y DFT dependientes del tiempo (TD-DFT) y usando modelos armónicos, las superficies de energía potencial de los estados electrónicos de baja energía entre los que se produce el transito de dipolo permitido en estas moléculas, simulando además el correspondiente espectro electrónico con resolución vibracional por medio de técnicas de la espectroscopía computacional, en formulaciones independientes y dependientes del tiempo. Nuestros resultados proporcionan espectros electrónicos de estos carotenoides a temperatura criogénica y temperatura ambiente, que pueden compararse directamente con los experimentales. / In this Thesis, we perform the characterization of both fatty acids and carotenoids within relevant biological systems as cell membranes and photosystems. To that end, we apply computational techniques, both at quantum mechanics and molecular mechanics levels, which provide a detailed atomistic description of the chemical phenomena that take place within such environments. Concretely, in this work, models are constructed to characterize the antioxidant activity of carotenoids based on Density Functional Theory (DFT) calculations, and empiric force fields are also developed in order to describe the conformation and intermolecular interactions of fatty acids and carotenoids within the complex biological environments, thus allowing their simulations by means of molecular dynamics techniques. The structural perturbations produced by the fatty acids cis double bonds play a key role in the therapeutic mechanisms of these molecules, and our results show, specifically, the effect of oleic acid and 2-hydroxyoleic acid, highlighting the differences between them that eventually lead to their distinct therapeutic activity. In the case of carotenoids, however, the perturbations that the complex environment of the lipid bilayer or the photosystem induce on their conjugated chain reveals more important. The conformation of such hydrocarbon chain actually dictates the antioxidant and spectroscopic properties of these molecules, which, in turn, are related with their therapeutic activity. The spectroscopic properties of carotenoids are extremely important for their biological activity within photosystems and, therefore, they have been evaluated more in detail for two carotenoids: beta-carotene and violaxanthin. We have characterized, through DFT and Time Dependent DFT (TD-DFT) computations and using harmonic models, the potential energy surfaces of the low lying electronic states between which the allowed dipole transition in these molecules occur, also simulating the corresponding vibrationally resolved electronic spectrum by means of computational spectroscopic techniques, both adopting time independent and time dependent approaches. Our results provide the spectra at both cryogenic and room temperature, directly comparable with the experimental ones.

Esta Tesis se centra principalmente en la aplicación de metodologías electroquímicas tradicionales y novedosas al estudio de procesos de transferencia iónica simple y facilitada en ITIES (Interfase entre Dos Disoluciones Electrolíticas Inmiscibles) en sistemas de una y dos interfases líquido/líquido polarizables. El estudio y caracterización teórica de la respuesta electroquímica de este tipo de sistemas es de gran interés para determinar parámetros termodinámicos, cinéticos y de transporte asociados a la transferencia iónica, que pueden relacionarse con propiedades fisicoquímicas de los iones estudiados y, adicionalmente, permitir ganar conocimiento acerca de los mecanismos implicados en la transferencia de iones a través de membranas biológicas y en procesos de conversión y almacenamiento de energía. Los tratamientos teóricos que se desarrollan en la presente Tesis conducen a la obtención de ecuaciones simples, explícitas y generales para la aplicación de distintas técnicas voltamétricas, como Voltametría de Doble Pulso Diferencial, Voltametría de Onda Cuadrada y Voltametría Cíclica, y cronopotenciométricas, como Cronopotenciometría Derivativa Recíproca y Cronopotenciometría Derivativa Recíproca Cíclica, entre otras, al estudio de la transferencia simple y facilitada en sistemas de membrana líquida de una y dos interfases polarizables. Las repuestas de las distintas técnicas se estudian y caracterizan en profundidad, y se proponen estrategias y métodos para la obtención de potenciales estándar de transferencia, coeficientes de difusión en las fases acuosa y orgánica, constantes de complejación con ionóforos, y constantes cinéticas asociadas a la transferencia iónica y a la reacción de complejación en el caso de la transferencia iónica facilitada. Todos los resultados teóricos se verifican experimentalmente utilizando sensores amperométricos de membrana polimérica plastificada mediante el análisis de la transferencia iónica de una serie de especies de gran interés en la actualidad, como iones de líquidos iónicos, fármacos catiónicos anfifílicos, iones de clorocomplejos metálicos o aminas orgánicas protonadas. Como resultado se obtienen conclusiones y se establecen patrones acerca de la relación estructura/lipofilia o estructura/toxicidad de dichas especies, y además, se caracteriza teórica y experimentalmente la trasferencia conjunta de los dos iones constituyentes de una sal soluble en agua. / The present Doctoral Dissertation is mainly focused on the application of traditional and novel electrochemical techniques to the study of simple and facilitated ion transfer processes at ITIES (Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions) at liquid membrane systems of one and two polarized interfaces. The study and theoretical characterization of the electrochemical responses of these kind of systems is of great interest to implement and develop methods and strategies to determine thermodynamic, kinetic and mass transport parameters associated to the ion transfer, which can be related with important physicochemical properties of the species assayed and, additionally, allow gaining insights into the mechanisms involved in ion transfer at biomembranes and in energy conversion and energy storage processes. The theoretical treatments developed in the present Thesis lead to the obtaining of simple, explicit and analytical equations for the application of different voltammetric techniques, such as Differential Double Pulse Voltammetry, Square Wave Voltammetry and Cyclic Voltammetry, and chronopotentiometric techniques, such as Reciprocal Derivative Chronopotentiometry and Cyclic Reciprocal Derivative Chronopotentiometry, among others, to the study of the simple and the facilitated ion transfer at liquid membrane systems of one and two polarized interfaces. The responses of the different techniques are studied and characterized in-depth, and strategies and methods are proposed for the obtaining of standard ion transfer potential values, diffusion coefficients in the organic and the aqueous phases, complexation constants with ionophores, and kinetic constants associated to the ion transfer and to the complexation reaction in the case of the facilitated ion transfer. All the theoretical results are verified experimentally by using solvent polymeric amperometric ion sensors through the analysis of the ion transfer of a series of species currently very interesting, such as ionic liquids, catamphiphilic drugs, metal chloro complex ions and protonated organic amines. As a result, conclusions and patterns about the relation structure/lipophilicity and structure/toxicity of these species are established, and besides, the theoretical and experimental characterization of the joint transfer of the two ions constituting a water-soluble salt is carried out.

Objetivos Los objetivos de esta Tesis Doctoral son sintetizar y caracterizar complejos ciclopaladiados derivados de aril-oximas y estudiar su reactividad frente a especies insaturadas y bases. Metodología i) Estudiar la bibliografía sobre el tema. ii) Elegir (y, si es necesario, sintetizar) las aril-oximas adecuadas para que puedan conducir a complejos organometálicos novedosos y/o a productos orgánicos de interés. iii) Preparar distintos tipos de aril complejos de paladio por reacción de los precursores metálicos adecuados y las distintas aril-oximas tratando de modificar su nuclearidad y su carga, así como los ligandos auxiliares, de manera que podamos controlar su reactividad. iv) Estudiar la reactividad de los complejos preparados frente a moléculas insaturadas (CO, isocianuros, alquinos,…) y bases. v) Si los complejos que se obtienen son estables, se caracterizarán completamente. vi) Si el complejo experimenta un proceso de despaladiación, se investigarán los productos orgánicos de descomposición. Conclusiones 1.) Se ha sintetizado la primera familia de complejos ciclopaladiados derivados de acetofenona oxima completamente caracterizados, así como los primeros complejos ciclopaladiados derivados de las oximas de p-nitroacetofenona, 3,4,5-trimetoxiacetofenona, fenilacetona o benzamida, y se ha estudiado su estructura y su reactividad. 2.) Se han preparado los primeros oximato complejos de cualquier metal por desprotonación de algunos de estos oxima paladaciclos. 3.) Un novedoso proceso de conversión quelato-a-pincer permitió la síntesis de complejos C,N,N’-, C,N,S- o C,N,C’-pincer de [5+5], [5+6] o [6+6] miembros, mediante la generación de un nuevo “brazo” coordinante en el ligando quelato por ataque del grupo oximato de un ariloximato complejo al carbono metilénico de un halometil derivado, o a un alquino para producir una cicloadición. 4.) La inserción de isocianuros en el enlace Pd–Carilo de paladaciclos derivados de oxima permitió la síntesis de los primeros iminoariloxima complejos de cualquier metal, incluyendo complejos C,N,N’- o C,N,S-pincer de [6+6] o [6+5] miembros. Algunos iminobenzoil complejos derivados de fenilacetona oxima experimentan un proceso de despaladiación/ciclación que produce 1,2-dihidro-1-imino(R)-2-hidroxi-3-metil-isoquinolinas (R = Xy, tBu), nuevas amidinas de la serie de la isoquinolina. 5.) El complejo [AuCl(SMe2] se ha usado, por primera vez, como secuestrador de un ligando isocianuro. 6.) La inserción de CO en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima, seguida de un proceso de despaladiación/ciclación, produjo 1,2-dihidro-1-oxo-2-hidroxi-3-metil-isoquinolina. 7.) La inserción de alquinos en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima produjo alquenil(oxima) paladaciclos de ocho miembros neutros o catiónicos, o especies diméricas tetrapaladiadas que contienen un ligando oximato puente -alil-coordinado que soporta un sustituyente spirocíclico. 8.) Un complejo ciclopaladiado derivado de benzamidoxima se comporta como un ácido diprótico frente a Pd(OAc)2 para formar, en presencia de tBubpy, un complejo dinuclear catiónico que contiene un ligando benzimido(oximato) tetradentado puente sin precedentes. 9.) El dimetilacetilendicarboxilato se inserta en el enlace C–H del sustituyente -enaminona en orto de un aril complejo de paladio(II), produciendo, principalmente, el isómero Z del derivado alquenil sustituido, que se isomeriza al isómero E, o se transforma, por reacción con Ag+ e isocianuro, en un iminobenzoil complejo C,N,O-pincer, cuyo isómero Z, a su vez, experimenta un proceso fotoquímico de oxigenación por el O2 atmosférico bajo irradiación de luz visible para producir un nuevo complejo pincer con pérdida de AcOH. 10.) Durante una estancia predoctoral en la Queen´s University de Belfast (UK), un complejo de Pd(II) con el ligando bathocuproína (2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina) fue unido a gel de sílice mediante enlaces sulfonamida, y la actividad catalítica del complejo inmovilizado fue estudiada a nivel preliminar para la reacción de Heck oxidante utilizando oxígeno molecular como único agente oxidante y en ausencia de base o ligandos añadidos en fase homogénea. / Objectives The overall aim of this PhD Thesis is to extend the chemistry of aryl palladium complexes into new ortho-functionalized organic substrates in order to find unusual patterns of reactivity/structure and to prepare interesting organic compounds difficult to obtain by other means. Specifically, the objectives of this work are to synthesize and characterize cyclopalladated complexes derived from aryl-oximes and study their reactivity towards unsaturated species and bases. Methodology i) Study the literature on the subject. ii) Choose (and, if needed, synthesize) the appropriate aryl-oximes that can lead to novel organometallic complexes and/or organic products of interest. iii) Prepare different types of aryl palladium complexes by reacting the appropriate metal precursors with the selected aryl-oximes trying to change their nuclearity and their charge, as well as the auxiliary ligands, so that their reactivity can be controlled. iv) Study the reactivity of the prepared complexes towards different unsaturated molecules (CO, isocyanides, alkynes,…) and bases. v) If the obtained complexes are stable, they would be completely characterized. vi) If the complex undergoes a depalladation process, the organic compound(s), product(s) of decomposition, would be investigated. Conclusions 1.) The first family of well-characterized complexes derived from acetophenone oxime, and the first cyclopalladated complexes derived from the oximes of p-nitroacetophenone, 3,4,5-trimethoxyacetophenone, phenylacetone or benzamide have been synthetized, and their structures and reactivity have been studied. 2.) Deprotonation reactions on some of these oxime palladacycles allowed the synthesis of the first aryloximato complexes of any metal. 3.) A novel chelate-to-pincer complex conversion process allowed the synthesis of [5+5]-, [5+6]- or [6+6]-membered C,N,N’-, C,N,S- or C,N,C’-pincer complexes. The new strategy consists on the generation of a new coordinating “arm” on the chelating ligand by attack of the oximato function in an aryloximato complex to the methylene carbon of halomethyl derivatives bearing a coordinating group, or to an alkyne to give a cycloaddition. 4.) The insertion of isocyanides into the Pd–Caryl bond of both chelate and pincer oxime-derived palladacycles allowed the synthesis of the first iminoaryloxime complexes of any metal, including [6+6]- or [6+5]-membered C,N,N’- or C,N,S-pincer complexes. Some iminobenzoyl complexes derived from phenylacetone oxime undergo a depalladation/coupling process leading to novel amidines of the isoquinoline series. 5.) The complex [AuCl(SMe2] has been used for the first time as an isocyanide ligand scavenger. 6.) The insertion of CO into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes, followed by a depalladation/coupling process, yielded 1,2-dihydro-1-oxo-2-hydroxy-3-methyl-isoquinoline. 7.) The insertion of alkynes into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes produced neutral or cationic eight-membered alkenyl(oxime) palladacycles, or dimeric tetrapalladated species containing -allyl-coordinated bridging oximato ligand bearing a spirocyclic substituent. 8.) A cationic cyclopalladated amidoxime complex behaves as a diprotic acid toward Pd(OAc)2 to give a cationic dinuclear complex, containing an unprecedented bridging tetradentate benzimido(oximate) ligand. 9.) DMAD inserts into the C–H bond of the ortho -enaminone substituent of an aryl palladium(II) complex affording the Z alkenyl-substituted isomer, which isomerizes upon heating to the E isomer, or transforms, by reaction with Ag+ and isocyanide, into an iminobenzoyl C,N,O-pincer complex. This, in turn, is photo-oxygenated by atmospheric oxygen under visible light irradiation to afford a new pincer complex after AcOH loss. 10.) During a predoctoral stay at Queen´s University Belfast (UK), a Pd(II) complex with barthocuproine was attached to silica via sulfonamide bonds, and the catalytic activity of the immobilized complex was explored at a preliminary level for the oxidative Heck reaction using O2 as the sole reoxidant in the absence of homogeneous base or ligand additives.

El principal objetivo de esta tesis ha sido sintetizar una serie de nuevos ligandos quirales derivados de aminoácidos (aa) naturales. En este sentido, se ha centrado el estudio en la síntesis de dos familias diferentes de compuestos: por un lado las sales de imidazolio y por otro lado las bis(amino amidas) quirales. Por último, otro objetivo de este trabajo ha sido el estudio de sus propiedades para establecer relaciones estructura-propiedad en estos compuestos, así como estudiar la inducción de quiralidad de estas sales de imidazolio al emplearlas como agentes de solvatación quiral (ASQ) y aditivos u organocatalizadores quirales en síntesis asimétrica para la reacción aldólica. El trabajo consta de seis capítulos. Con excepción de los capítulos dedicados a objetivos generales y conclusiones generales, cada uno de ellos consta de una introducción, objetivos, resultados y discusión, conclusiones y parte experimental. Además, existe un material complementario en formato electrónico que incluye la caracterización completa, mediante diversas técnicas, de todos los nuevos compuestos sintetizados. El primer capítulo es una introducción general sobre la quiralidad y consta de dos partes principales. En la primera parte se hace una breve introducción de las diversas rutas sintéticas para la obtención de compuestos enantioméricamente puros y en la segunda parte se hace referencia a las diferentes técnicas para la determinación del exceso enantiomérico (ee). El segundo capítulo hace referencia a los objetivos generales en los que se basa el desarrollo de la investigación de esta tesis. En el tercer capítulo hay una introducción donde se presenta una panorámica histórica de las sales de imidazolio. Posteriormente se informa de una estrategia sintética modular, robusta y simple para la obtención de una gran variedad estructural de sales de imidazolio quirales y se caracterizan y estudian las propiedades de estas sales de imidazolio con el fin de entender y comprender la relación estructura-propiedad. De este modo, en primer lugar, se explica la síntesis de estas sales de imidazolio quirales. En segundo lugar, se estudia el comportamiento térmico y las interacciones de estas sales quirales a nivel molecular mediante técnicas espectroscópicas (RMN, ATR-FT-IR) y de RX con el fin de establecer relaciones entre estructura y propiedades. En tercer lugar se estudia la aplicación de estas sales como ASQ para sales de ácidos carboxílicos en particular Z-aa. Y, finalmente, en cuarto lugar, se realiza un estudio de complejación con diferentes Z-aa por RMN de 1H y de 19F, así como un estudio teórico de los diferentes complejos formados en solución. En el cuarto capítulo hay una introducción donde se presenta una panorámica histórica de las bis(amino amidas) como receptores quirales. Posteriormente, se hace referencia al estudio de la síntesis y caracterización de distintos ligandos seudopeptídicos con estructura de bis(amino amidas) quirales derivadas de aa naturales. Luego se hace un estudio de sus propiedades como ASQ para diferentes ácidos arilpropiónicos y aa dicarboxílicos. Finalmente, se lleva a cabo un estudio de complejación con los diferentes ácidos dicarboxílicos por RMN de 1H y modelización molecular. En el quinto capítulo, primero hay una introducción general sobre el empleo de la S-Prolina (S-Pro) y sus derivados como organocatalizadores y posteriormente se describe el empleo de las sales de imidazolio sintetizadas en el capítulo 3 como aditivos para reacciones aldólicas catalizadas por S-Pro, así como también se estudia el empleo de organocatalizadores quirales conteniendo S-Pro para la reacción aldólica. Finalmente, el sexto capítulo hace referencia a las conclusiones generales obtenidas del desarrollo de la investigación de esta tesis.

Aquesta tesi està dedicada a la modelització de l’adsorció de polioxometal•lats (POMs) en superfícies metàl•liques. A partir de dades estructures publicades, es plantegen diversos models que, mitjançant metodologies tant quàntiques com clàssiques, pretenen simular l’adsorció de [α-SiW12O40]4- sobre superfícies de plata. Primer s’aconsegueix reproduir el mode d’adsorció i paràmetres estructurals, així com informació espectroscòpica del sistema. Per tal de poder descriure correctament l’estructura electrònica cal introduirmolècules de solvent explícites (aigua) i els contraions (K+ i Cs+) al model. Un cop inclosos, s’aconsegueix reproduir la reduccióespontàniament del POM. En una tercera etapa es realitza un estudi comparatiu dePOMsisoestructurals de diferent càrrega i metall, que posen de manifest la necessitat d’optimitzar els sistemes incloent solvent i contraions per tal de descriure correctament les tendències esperades. Finalment, es planteja una modificació de l’estratègia dissenyada per estudiar sistemes altament carregats sobre nanopartícules d’or. / This Thesis is devoted to model the adsorption of Polyoxometalates (POMs) on metallic surfaces. From the structural determination of these composite materials, we propose different models in which the combination of both quantum and classical methodologies, we intent to describe the adsorption of [α-SiW12O40]4- on silver surfaces. Adsorption mode and structural parameters are successfully reproduced, and the spectroscopic data as well. In order to correctly describe the electronic structure, it is compulsory to include explicit water molecules (water) and counterions (K+ and Cs+) in the model. After including the environment, it is possible to reproduce the spontaneous reduction of the POM. Using this strategy a comparative study of metal and charge effects in the adsorption is done. For high charged systems becomes necessary to finally optimise the structure considering the environment for a better description of the adsorption. The latest part of the Thesis is dedicated to the adsorption on gold nanoparticles.