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.

Els materials polifluorats mostren unes propietats molt interessants com per exemple alta estabilitat tèrmica i química. Per altra banda, els poliuretans (policarbamats) són uns dels materials més versàtils i utilitzats avui en dia. Per això, aquesta tesi s’ha centrat en la reacció d’isocianats aromàtics amb alcohols polifluorats amb l’objectiu principal de desenvolupar una metodologia per preparar carbamats i poliuretans fluorats. No obstant, el major obstacle per aquesta reacció és la baixa nucleofília dels alcohols polifluorats, que no reaccionen amb isocianats en condicions estàndard. Utilitzant com a model la reacció de 2,2,2-trifluoroetanol amb isocianat de fenil es van trobar unes peculiaritats força interessants. Aquesta reacció requereix baixes concentracions i l’ús de dissolvents acceptadors de ponts d’hidrogen. Més sorprenent va ser el fet de trobar un ordre de reacció fraccionari menor de ú i observar el nul efecte del substituent a l’isocianat de fenil d’acord amb la equació de Hammett. Aquests resultats suggerien un mecanisme força complex, probablement amb intermedis radicalaris. Aquesta hipòtesis va rebre el suport d’experiments amb radical scavengers que aturen la reacció amb quantitats sub-estequiomètriques. Més evidències es van obtenir amb ressonància paramagnètica electrònica amb atrapadors radicalaris que van revelar la existència de radicals centrats en oxigen derivats de l’alcohol polifluorat. D’aquests es va determinar un temps de vida en l’ordre dels milisegons mitjançant voltametria cíclica. Amb aquesta informació es va proposar un mecanisme radicalari en cadena pseudounimolecular. En dissolvents acceptors de pont d’hidrogen, l’adducte alcohol/dissolvent pot patir una transferència protònica acoblada a transferència electrònica que dispara un mecanisme radicalari en cadena. En altres dissolvents es forma l’adducte alcohol/isocianat que no desencadena la reacció radicalària, el que explica perquè aquesta no te lloc en condicions normals. Com alternativa, en aquestes condicions la transferència acoblada de protó i electró es pot activar mitjançant irradiació amb llum ultraviolada. És més, aquesta activació fotoquímica és necessària per tal d’obtenir la reacció completa de diols polifluorats amb isocianats aromàtics i obtenir d’aquesta manera bis(fenilcarbamats) polifluorats i quasi-perfluorats. Les propietats superficials d’aquests nous compostos es van provar mitjançant spin coating sobre vidre i mesures de l’angle de contacte. El més destacable van ser els resultats obtinguts amb els bis(fenilcarbamats) quasi-perfluorats amb cadenes polifuorades curtes, que van resultar ser altament oleofòbics, inclús més que el Tefló. Aquesta metodologia fotoquímica s’ha aplicat amb èxit a la polimerització de diols polifluorats amb diisocianats aromàtics per formar poliuretans polifluorats. En principi, aquesta reacció semblava tenir un límit en el creixement dels poliuretans (que eren terminats en grups hidroxil) però baixant la temperatura es va poder superar i obtenir polímers de major pes molecular. També es va provar d’aplicar aquesta metodologia per preparar poliuretans perfluorats. Però tot i que la reacció tenia lloc, només ho feia d’una manera limitada. Per tant aquesta és una línea d’investigació que requereix més recerca i optimització. A més a més, també s’ha estès la metodologia a altres nucleòfils dèbils amb propietats àcides. Així la fotopolimerització d’isocianats aromàtics amb un monòmer bisfenol comercial produeix polímers d’alt pes molecular, obrint la possibilitat d’estendre aquesta metodologia fotoquímica més enllà dels alcohols polifluorats. / This thesis is focused on the reaction of aromatic isocyanates with polyfluorinated alcohols. The main drawback for this type of reactions is the low nucleophilicity of polyfluorinated alcohols, which do not react with isocyanates in standard conditions. Thus, the aim was to find a way to perform these reactions and use it to prepare polyfluorinated carbamates and polyfluorinated polyurethanes. A case-study approach using a simple model reaction was adopted. The reaction of phenyl isocyanate PhNCO with 2,2,2-trifluoroethanol TFE showed interesting peculiarities not present with non-fluorinated alcohols. Remarkably, this reaction required hydrogen bond acceptor solvents and low concentrations to proceed at useful rates. In addition and more surprisingly, a fractional global reaction order was calculated and there was a null effect of substituent on phenyl isocyanate according to the Hammett equation. Those findings suggested a more complex pathway than the previously reported polar mechanism, most probably involving free radicals. This hypothesis was supported by radical scavenging experiments with galvinoxyl, sub-stoichiometric amounts stopped the reactions. Further evidences came from spin-trapping electron paramagnetic resonance that revealed the presence of oxygen-centered free radicals derived from the polyfluorinated alcohol, probably reaction intermediates. A lifetime in the order of milliseconds for these radicals was determined by cyclic voltammetry. Considering all those results a new pseudo-unimolecular radical chain mechanism was proposed. In donor solvents at low concentrations, the preferred solvent/alcohol hydrogen bond adduct undergoes a proton-coupled electron transfer PCET that trigger a radical chain mechanism. In weak donor solvents, instead of solvent/alcohol, the isocyanate/alcohol adduct is formed, and thus, the radical chain is not triggered, which explains why the ground state reaction does not proceed. Alternatively in these conditions, a PCET could be promoted on the isocyanate/alcohol complex by irradiation with UV light. This photochemical activation was required to obtain complete reaction of polyfluorinated diols with PhNCO and with pentafluorophenyl isocyanate to obtain polyfluorinated and quasi-perfluorinated bis(phenylcarbamates), respectively. Surface properties of those new highly fluorinated compounds have been tested using spin coating deposition over a glass surface and contact angle measurements. Remarkably, length of the polyfluorinated chain seemed not as important as the presence of pentafluorophenyl rings for hydro- and oleophobicity. Small perfluorinated bis(phenylcarbamates) turned out to be highly oleophobic, even more than Teflon. The photochemical methodology was used to prepare polyfluorinated polyurethanes. The photopolymerization of a polyfluorinated diol with an aromatic diisocyanate produced hydroxyl-terminated polyurethanes. However, there seemed to be a limit in the growth of these polymers. Lowering the temperature of the reaction prove to be an effective way to obtain polymers with higher molecular weights. Preliminary studies were carried out to prepare perfluorinated polyurethanes. Using a perfluorinated aromatic diisocyanate and a polyfluorinated diol the reaction took place but just in a limited extend, thus requiring further research and optimization. Finally, this method was assayed with other acidic weak nucleophiles. In the photopolymerization of aromatic diisocyanate with a commercial bisphenol polymers of high molecular weight were obtained. This indicates that this methodology is not limited to polyfluorinated diols, but also extensible to other acidic weak nucleophilic monomers, opening a new avenue of research.

Les glicines a,a-disubstituïdes poden actuar com a inhibidors d'enzims o modificar la conformació dels pèptids en els quals són incorporades. A la primera part d'aquesta tesi hem descrit una nova metodologia per preparar a,a-dialquilglicines basada en la utilització de D-ribonolactona (assequible comercialment) com auxiliar quiral. La primera etapa és la preparació de l'acetoacetat de la 2,3-O-isopropiliden-g-D-ribonolactona. Aquest s'alquila en condicions bàsiques amb iodur de metil o de butil. Els acetoacetats dialquilats s'han preparat mitjançant una etapa de dialquilació diastereoselectiva utilitzant NaH com a base i diversos agents alquilants (bromur de benzil, de 4-bromobenzil, de 2-metilnaftil). A continuació es realitza una etapa de transesterificació i una posterior transposició de Schmidt i s'obtenen els amidoèsters. Finalment una hidròlisi àcida permet obtenir els clorhidrats dels aminoàcids en forma enantiopura. La configuració absoluta va ser assignada preparant les 3-metil-2-pirazolin-5-ones 4,4-disubstituïdes enantiomèricament pures.A la segona part d'aquesta tesi s'han preparat diversos precursors enantiomèricament purs de l'esfinganina que és el precursor biològic de l'esfingosina. Aquests s'han preparat partint dels 3-oxoestearats de diversos auxiliars quirals (sultama d'Oppolzer, oxazolidinona d'Evans, D-ribonolactona). La primera etapa consisteix en una addició de Michael catalitzada pel salicilaldehiat de níquel (II) i els acceptors de Michael són diversos azodicarboxilats (azodicarboxilat de dietil, de dibenzil, de di-tert-butil i de bis-tricloroetil). La segona etapa és una reducció amb BH3.SMe2 utilitzant TiCl4 com agent quelatant. S'obtenen els alcohols de configuració syn amb bones relacions diastereomèriques i rendiments correctes. A més a més s'han preparat pirazoles enantiomèricament purs que presenten un auxiliar quiral i una cadena de 15 carbonis. / a,a-disubstituted glycines present remarkable properties as enzyme inhibitors and as conformational modifiers of peptides. In the first part of this thesis we describe a new simple methodology to prepare enantiopure a,a-dialkylglycines based on the use of commercially available D-ribonolactone as a chiral auxiliary. The first step is tre preparation of 2,3-O-isopropylidene-g-D-ribonolactone acetoacetate. This product is alkylated in basic conditions with methyl iodide or butyl iodide. Dilakylated products are prepared through diastereoselective alkylation using NaH as a base and some alkyl halides (benzyl bromide, 4-bromobenzyl bromide, 2-methylnaftyl bromide). Then a transesterification step followed by a Schmidt rearrangement affords the acetamides. Finally an acid hydrolisis affords the hydrochlorides in good yields. Absolute configuration was assigned through preparation of enantiopure 4,4-disubstituted 3-methyl-2-pyrazolin-5-ones.In the second part of this thesis some enantiopure precursors of sphinganine (the biosynthetic precursor of sphingosine) have been prepared. Firstly 3-oxoestearates of some chiral auxiliaries (Evans oxazolidinone, Oppolzer's sultame and D-ribonolactone acetonide) have been synthesized. The first step is a Michael addition catalyzed by nickel salicilaldehide where the Michael acceptors are some azodicarboxilates (dibenzyl, diethyl, di-tert-butyl and bis-trichloroethyl). The next step is a stereoselective reduction using BH3-SMe2 in the presence of TiCl4 (chelator Lewis acid). Alcohols with a syn configuration are obtained with good diastereomeric ratios and correct yields. Moreover enantiomerically pure pyrazoles that present a chiral auxiliary and a long chain (15 carbons)

La economía ecológica y la ecología política necesariamente requieren enmarcarse en paradigmas conceptuales diferentes, más contemporáneos e integradores. En ese contexto, las ciencias de la complejidad y las ciencias post-normales, se constituyen en marcos teóricos y de aplicación muy interesantes, se podría decir incluso, que ideales para cumplir con ese objetivo. Dichos paradigmas, permiten a su vez, romper con la tradicional dicotomía sociedad-naturaleza, integrándolas en un solo sistema: el sistema socio-ecológico. Por otro lado, en el Ecuador surge el paradigma andino del Sumak Kawsay, el que puede ser traducido como la vida plena, el buen vivir o el saber vivir. Este paradigma, al igual que las ciencias de la complejidad, concibe a la sociedad y a la naturaleza como una misma cosa. Es así que, el Ecuador ha adoptado al Sumak Kawsay como política de estado, al haberlo incluido en su última constitución como el último objetivo de las políticas públicas. De esta manera, este trabajo ha pretendido, bajo el marco conceptual de la economía ecológica, de la ecología política, y del Sumak Kawsay, estudiar el sistema socio-ecológico de la ciudad de Cuenca, en Ecuador. Esta ciudad fue escogida, por ser considerada como un referente tanto a nivel internacional, como nacional, debido a su gestión del agua y sus esfuerzos para la conservación de la biodiversidad. Por esas razones, el trabajo se enfocó en el estudio del metabolismo del agua. Dicho estudio se hizo en dos fases. Primero, se realizó una investigación de las percepciones sobre la naturaleza y el territorio, a nivel institucional, es decir, que se indagó en los discursos que dirigen las instituciones que toman decisiones sobre la naturaleza y el territorio en Cuenca. La segunda fase, consistió en un estudio del metabolismo del agua de la ciudad de Cuenca, evaluando cuánta agua se extraé del sistema ecológico, y cómo se usa por los diferentes niveles de la sociedad cuencana. Para estudiar las percepciones se aplicó el método Q para el estudio de la subjetividad humana. Se identificaron cuatro discursos, nombrados sólo por fines didácticos como: conservacionista, tecnocrático, desarrollista y sistémico. Los cuatro discursos serían incompatibles con el Sumak Kawsay. Para estudio del metabolismo social del agua, en cambio, se aplicó un Análisis Multiescalar del Metabolismo Social y Ecológico (MuSIASEM). Se encontró, que aunque en apariencia existe agua suficiente para abastecer a la ciudad de Cuenca, los ríos de los que toma el agua podrían estar sometidos a un estrés ecológico severo. Por otro lado, la mayor demanda de agua es para el sector agrícola, seguida del sector industrial, y del sector doméstico. En los tres sectores los niveles de consumo son muy altos, y parecerían tener un altísimo grado de desperdicio. De esta manera, el metabolismo del agua de la ciudad de Cuenca sería ecológicamente insustentable, y por lo tanto, también incompatible con el Sumak Kawsay. En resumen, esta tesis aplica el marco teórico de las ciencias de la complejidad a la economía ecológica y a la ecología política, para el análisis de un sistema socio-ecológico particular. Esto ha permitido profundizar en el funcionamiento del metabolismo social de Cuenca, y por lo tanto, identificar los procesos donde se podría intervenir para buscar la sustentabilidad, y hacerlo compatible con el paradigma del Sumak Kawsay. / Ecological economics and political ecology necessarily have to be framed in different theoretical paradigms, which have to be contemporary and more integrating conceptual frameworks. In this context, the complexity sciences and post-normal science, constitute a very interesting theoretical and application frameworks, one could even say, ideal to meet that goal. Such paradigms allow in turn, break the traditional dichotomy between society and nature, integrating them into one system: the socio-ecological system. Additionally, within Ecuador emerged the ancestral and Andean paradigm of Sumak Kawsay, which can be translated as good living, as living wisely or as to know how to live. This paradigm, like the sciences of complexity, conceives society and nature as the same thing. In this context, Ecuador adopted the Sumak Kawsay as a state policy, by including it in their last constitution, as the ultimate goal of public policy. Thus, this work has attempted to study the socio-ecological system of the city of Cuenca in Ecuador. The research was framed within the conceptual framework of ecological economics, political ecology, and Sumak Kawsay. This city was chosen because it is considered as an example to follow, both internationally and nationally, due to its water management system and its conservation of biodiversity efforts. For these reasons, the work was focused on the study of water metabolism. This thesis was done in two phases. First, we did an investigation of the perceptions about nature and territory, at the institutional level. That implied an inquire of the main discourses found within institutions that make decisions about nature and territory. The second phase consisted in studding the water societal metabolism of the city of Cuenca. It was assessed the quantity of the water extracted from the ecological system, and how it is used by the different levels of Cuenca’s society. On the one hand, to study the perceptions, Q method for the study of human subjectivity was applied. Four discourses were identified, named only for identifying purposes as: conservationist, technocratic, developmentalist and systemic. The four discourses happen to be inconsistent with Sumak Kawsay. On the other hand, in order to study the societal metabolism of water, we applied the Multiscale Integrated Analysis of Societal and Ecological Metabolism (MuSIASEM). It was found that, despite an apparently enough water supply, the rivers from Cuenca extracts its water have risk of severe ecological stress. The most important pressure comes from the increasing demand of water for agriculture, followed by the demand of the industrial sector, and finalley, the demand from the home sector. In all three sectors consumption levels are very high, and seem to have a high degree of waste. Thus, water metabolism of Cuenca would be ecologically unsustainable, and thus also inconsistent with Sumak Kawsay. In summary, this thesis applies the theoretical framework of the complexity sciences to ecological economics and political ecology for the analysis of a specific socio-ecological system. This has deepened in the functioning of the societal metabolism of Cuenca, and therefore, identify processes where they could intervene to seek sustainability, and make it compatible with the paradigm of Sumak Kawsay.

El objetivo principal de esta tesis es la síntesis de polímeros empleando aceites vegetales como reactivos de partida. En la primera etapa, se prepararon diferentes polímeros retardantes a la llama termoestables por modificación química de aceite de girasol alto oleico y posterior polimerización vía adición de Michael de fosforo and nitrógeno como nucleófilos. En la segunda etapa, se exploró la utilización de la adición de Michael de tioles (nucleófilos) en la síntesis y desarrollo de nuevos monómeros a partir de derivados del aceite de girasol alto oleico y del oleato de metilo. Posteriormente los monómeros provenientes del oleato de metilo se utilizaron en la obtención de poliésteres, estos poliésteres se modificaron para incrementar sus aplicaciones en el campo biológico o biomédico. Los monómeros obtenidos del aceite de girasol alto oleico se utilizaron en la síntesis de materiales termoestables y en el desarrollo de un material nanocompuesto con nanopartículas de celulosa. Como conclusión general: Se desarrollaron exitosamente polímeros empleando aceite de girasol alto oleico y sus derivados / Abstract The principal objective of this thesis is the synthesis of polymeric materials from vegetable oils derivatives. In the first step different flame retardant thermosetting polymers were synthesized through chemical modifications of commercial high oleic sunflower oil followed byaddition and crosslinking via phospha and aza-Michael addition. In the second step lineal polyesters and thermosets were synthesis through thiol-Michael addition to sunflower oil derivatives. The lineal polyesters were modified to wide their biology or biomedical applications. Furthermore the development a novel nanocomposite with cellulose nanocrystal material was carrie out. As general conclusion polymers from vegetables oil derivatives were development successfully