Fotocicloaddizioni [2π+2σ] tramite catalisi enantioselettiva con Ioni Imminio per la costruzione di scaffold eterociclici tridimensionali

The aim of this thesis project has been an experimental study of an innovative photocatalytic process involving a [2π+2σ] cycloaddition reaction. The use of a chiral diamine organocatalyst enabled a rapid condensation reaction with one of the reagents, that is an indole-based substrate functionalized with an aldehyde group at the C3 carbon, leading to the formation of a reactive chiral iminium-ion intermediate. This intermediate could access its triplet excited-state reactivity through direct photoexcitation, without the need for a triplet sensitizer. Said intermediate was then employed in an enantioselective [2π+2σ] photocycloaddition reaction with various bicyclobutane (BCB) reagents, yielding an enantioenriched product featuring the three-dimensional bicyclo[2.1.1]hexane (BCH) scaffold, a valuable motif for potential pharmaceutical applications in the development of novel drugs.The work includes both process optimization, which aimed for the identification of the best reaction conditions to achieve highly enantioselective outcomes, and a study of the reaction scope by testing various indole substrates and BCB reagents to assess the robustness and generality of the reaction. Moreover, all the necessary information regarding the synthesis of the organocatalysts and reagents used have been provided, as well as 1H and 13C NMR characterization of the cycloaddition products obtained throughout the project.

Lo scopo di questa attività di tesi è stato uno studio sperimentale su un processo di fotocatalisi innovativo riguardante una reazione di cicloaddizione [2π+2σ]. La presenza di un organocatalizzatore chirale di-amminico ha permesso una rapida reazione di condensazione con uno dei reagenti, ovvero un substrato indolico funzionalizzato con un gruppo aldeidico sul carbonio C3, per l'ottenimento di un intermedio attivo ione imminio chirale, del quale è stato possibile accedere alla reattività dello stato eccitato di tripletto per fotoeccitazione diretta, senza l'utilizzo di un triplet sensitizer. Tale intermedio è stato quindi utilizzato per la reazione di fotocicloaddizione [2π+2σ] enantioselettiva con vari reagenti biciclobutanici (BCBs) per l'ottenimento di un prodotto enantioarricchito contenente il gruppo tridimensionale biciclo[2.1.1]esano (BCH), utile per via delle sue possibili applicazioni in ambito farmaceutico per la sintesi di nuovi farmaci. Tale lavoro contiene informazioni sia circa la parte di ottimizzazione di processo, per la scelta delle migliori condizioni che garantiscono una reazione enantioselettiva, sia su uno studio dello scope della reazione, testando la suddetta con vari substrati indolici e diversi reagenti BCBs, al fine di testarne la robustezza e generalità. Sono inoltre presenti tutte le informazioni necessarie riguardanti la sintesi degli organocatalizzatori e reagenti utilizzati, nonché una caratterizzazione 1H e 13C NMR dei vari prodotti di cicloaddizione ottenuti durante il lavoro.