Bioinspired metal-based oxidants: selectivity in catalytic hydroxylation of aliphatic C-H bonds and insight into the reactivity of oxoiron species

Abstract

Selective oxidation of C-H bonds is an important reaction, as it can disclose novel synthetic strategies to get functionalized products through efficient paths. Nonetheless, due to the inert character of C-H bonds, the use of powerful oxidants is needed. In addition, achieving selectivity in such reactions is difficult. In that regard, nature can be taken as inspiration, since oxidation reactions are efficiently and selectively performed by iron-dependent oxygenases. Thus, in order to develop novel methodologies, bioinspired complexes have been explored as oxidation catalysts. In this line, in this thesis hydroxylation of C-H bonds catalyzed by bioinspired iron and manganese complexes has been first investigated. Subsequently, being mechanistic understanding important for the design of efficient catalysts, high-valent oxoiron compounds have been investigated to deeper comprehend how to modulate their oxidative ability

La oxidación selectiva de enlaces C-H es una reacción importante ya que permite el desarrollo de nuevas estrategias para la síntesis de productos funcionalizados mediante procesos altamente eficientes. No obstante, debido al carácter inerte del enlace C-H, se necesitan oxidantes muy fuertes. Además, conseguir altas selectividades en estas reacciones es especialmente complicado. En este sentido, la naturaleza se puede utilitzar como fuente de inspiración ya que en los sistemas biológicos este tipo de reacciones son catalizadas con alta eficiencia y selectividad por oxigenasas dependientes de hierro. Así pues, el desarrollo de nuevas metodologías sintéticas se basa en el uso de complejos bioinspirados como catalizadores de oxidación. En esta tesis se estudia en primer lugar el uso de complejos bioinspirados de hierro y manganeso para la hidroxilación de enlaces C-H. Posteriormente se investigan compuestos hierro-oxo de alta valencia para comprender mejor sus propiedades oxidativas y poder diseñar así catalizadores más eficientes