Estudio de constantes de acoplamiento en sistemas acíclicos quirales con átomos de nitrógeno

Abstract

[Resumen]Esta tesis doctoral describe el estudio de las contantes de acoplamiento homo/heteronucleares y su aplicación para la determinación de la configuración relativa en sistemas nitrogenados. En el primer capítulo se presentan algunas de las estrategias descritas para llevar a cabo la determinación de la configuración relativa de un compuesto orgánico, donde destacan los diferentes métodos basados en la resonancia magnética nuclear y la química computacional. En el segundo capítulo se establecen los intervalos de constantes de acoplamiento homo/heteronucleares en sistemas nitrogenados a través de curvas tipo Karplus mediante cálculos teóricos de modelos sencillos 1,2 disustituidos con átomos de oxígeno y nitrógeno. Se realiza la comparación de los intervalos calculados con los valores experimentales obtenidos de modelos rígidos 1,2 disustituidos en anillos tipo piranósido. En el tercer capítulo se aplican los intervalos obtenidos de las curvas descritas en el capítulo 2 y el método de Murata (“JBCA”) a sistemas acíclicos 1,2 y 1,3 disustituidos. Se describe una nueva metodología basada en la realización de experimentos de RMN a temperatura variable (“VT-JBCA”) para resolver aquellos sistemas en los que el método de Murata no permite determinar la estereoquímica relativa. En el cuarto capítulo se presenta la aplicación del método de Murata extendido a sistemas acíclicos nitrogenados 1,2 disustituidos. En aquellos casos en los que se dispone del intervalo de constantes de acoplamiento, se realiza una comparación de los resultados obtenidos por el método de Murata tradicional y el método de Murata extendido. En los demás casos, en los que no se conoce el intervalo de las constantes de acoplamiento, se aplica el método extendido directamente y se comprueba su fiabilidad. En el quinto capítulo se aplican las técnicas de RMN descritas anteriormente en la elucidación estructural de dos nuevos compuestos de origen natural: thelepamida (74), procedente del anélido Thelepus crispus y theonellapirimidina (79), extraída de la esponja Theonella swinhoei. El estudio realizado permite deducir la estereoquímica relativa de ambos compuestos.

[Resumo]Esta tese de doutoramento describe o estudo das constantes de acoplamento homo/heteronucleares e a súa aplicación para a determinación da configuración relativa en sistemas nitroxenados. No primeiro capítulo preséntanse algunhas das estratexias descritas para levar a cabo a determinación da configuración relativa dun composto orgánico, onde destacan os diferentes métodos baseados na resonancia magnética nuclear e a química computacional. No segundo capítulo establécense os intervalos de constantes de acoplamento homo/heteronucleares a través de curvas tipo Karplus en sistemas nitroxenados mediante cálculos teóricos de modelos sinxelos 1,2 disustituidos con átomos de osíxeno e nitróxeno. Realízase a comparación dos intervalos calculados cos valores experimentais obtidos de modelos ríxidos 1,2 disustituidos con aneis tipo piranósido. No terceiro capítulo proponse a aplicación das curvas descritas no capítulo 2 e da metoloxía de Murata (“JBCA”) a sistemas acíclicos 1,2 y 1,3 disustituidos. Descríbese unha nova metodoloxía baseada na realización de experimentos de RMN a temperatura variable (“VT-JBCA”) para resolver aqueles sistemas nos que o método de Murata non permite determinar a estereoquímica relativa. No cuarto capítulo preséntase a aplicación do método de Murata extendido a sistemas acíclicos nitroxenados 1,2 disustituidos. En aqueles casos nos que se dispón do intervalo de constantes de acoplamento, realízase una comparación dos resultados obtidos polo método de Murata tradicional ou o método de Murata estendido. Nos demais casos, nos que non se coñece o intervalo de constantes de acoplamento, aplícase directamente o método estendido y compróbase a súa fiabilidade. No quinto capítulo aplícanse as técnicas de RMN descritas anteriormente na elucidación estructural de dous novos compostos de orixe natural: thelepamida (74), procedente do anélido Thelepus crispus e theonellapirimidina (79), extraída da esponxa Theonella swinhoei. O estudio realizado permite deducir a estereoquímica relativa de ámbolos dous compostos.

[Abstract]This thesis dissertation describes the study of homo/heteronuclear coupling constants and its aplication to configurational analysis in nitrogen-substituted systems. In the first chapter, some of the strategies to estructural determination in organic compounds are presented, including NMR-based methods and computational chemistry. In the second chapter, we establish the values of homo/heteronuclear coupling constants following a Karplus-type equation en in nitrogen-substituted systems based on computed calculations from 1,2 substituted models. We compare these computational values with experimental values from 1,2 substituted rigid compounds. In the third chapter, we apply Karplus-type curves from the previous chapter and Murata methodology to 1,2 y 1,3 substituted acyclic systems. We describe a new methodology that involves the measurement of coupling constants at lower or higher temperatures to those systems where the stereochemistry cannot be deduced by the original Murata methodology. In the fourth chapter, we present the use of quantum mechanical calculations of coupling constant values in the determination of relative configuration, an extension of the J-based configuration analysis. In those cases where the values of homo/heteronuclear coupling constants are known, we compare the results obtained from Murata methodology with those obtained from quantum mechanical calculations. In those cases where the values of homo/heteronuclear coupling constants are unknown, we apply directly the extension of the J-based configuration analysis and check its reliability. In the fifth chapter, we apply the NMR techniques described previously to structural elucidation of two new natural products: thelepamide (74), from annelid Thelepus crispus and theonellapyrimidine (79), from the sponge Theonella swinhoei. This study allows us to determine the relative configuration of both compunds.