La reazione di Diels-Alder organocatalizzata: meccanismo e applicazioni nella sintesi di carbocicli ed eterocicli ad elevata purezza ottica.

Nel campo della grande varietà di reazioni conosciute in chimica organica e utilizzate nella sintesi totale di un gran numero di molecole di interesse sia accademico sia industriale, una tra le più importanti e meglio conosciute è la reazione di Diels-Alder. La possibilità di generare rapidamente molecole complesse attraverso la formazione simultanea di due nuovi legami C–C si riflette in un vastissimo numero di applicazioni di tale reazione. La reazione di Diels-Alder è una cicloaddizione [4п+ 2п] tra un diene coniugato, elettron-ricco, ed un dienofilo, elettron-povero. Durante questo processo, tre legami п vengono trasformati in un legame п e due legami σ tramite la riorganizzazione degli orbitali п dei reagenti. La reazione di Diels-Alder è sicuramente la cicloaddizione più utilizzata per la costruzione, stereo- e regio-controllata, di anelli a sei membri aventi fino a quattro centri stereogenici. Grazie ad essa è possibile formare non solo nuovi legami carbonio-carbonio, ma anche carbonio-eteroatomo ed eteroatomo-eteroatomo e, proprio per questo motivo, tale reazione rappresenta un utilissimo strumento per la sintesi di composti ciclici ad elevata complessità molecolare. Lo scopo di questa tesi è quello di discutere, in particolare, la nascita e lo sviluppo di una versione di questa reazione, ovvero la variante catalizzata da molecole organiche otticamente attive tali da indurre uno stereocontrollo nel processo. È stato deciso di trattare questo argomento per mettere in luce l'estrema utilità della versione organocatalizzata della reazione nella sintesi di diverse molecole (da composti naturali a molecole chiave nella sintesi di farmaci), evidenziando l'impatto che l'organocatalisi ha avuto su tale processo. Nella tesi saranno quindi discusse alcune delle diverse metodologie di attivazione dei reagenti, ovvero diene o dienofilo, sfruttate in questo campo per ottenere un elevato grado di stereoinduzione. Verrà illustrato qualche esempio applicativo, nonché l'impiego di tale tecnica nella reazione di Diels-Alder per la sintesi totale di composti organici ad elevata purezza ottica aventi framework appartenenti a molecole naturali o di interesse in campo farmaceutico. La tesi è articolata in tre sezioni: 1. Nella prima viene fornita un'introduzione della chimica della reazione di Diels-Alder, illustrandone gli aspetti meccanicistici con l'ausilio della teoria degli orbitali di frontiera. Verranno quindi esposte le implicazioni sulla regio- e sulla stereochimica del processo. 2. Nella seconda si introduce e si sviluppa il concetto di organocatalisi applicata alla reazione, con cenni riguardanti alcuni dei diversi metodi di attivazione utilizzati. 3. Nella terza sono riportati gli studi svolti da diversi gruppi di ricerca, in cui gli stessi metodi di attivazione organocatalitici, introdotti nel capitolo precedente, vengono applicati alla reazione di Diels-Alder. Saranno inoltre discusse diverse sintesi totali in cui la versione organocatalitica della reazione viene utilizzata per la produzione di molecole organiche complesse e di natura diversa.