When chemistry mimics Nature: nitrenes as tools for N-heterocycles Synthesis

This thesis presents two novel synthetic strategies for the construction of azacycles - key structural motifs in the synthesis of biologically relevant natural products and pharmaceutical agents. The first strategy involves a biomimetic cascade cyclization of arylalkenyl dioxazolones, mediated by metal-acyl nitrenoid intermediates using iridium and copper catalysts, to furnish stereodefined δ-lactams. The asymmetric version of this methodology has also been developed, with moderate to good enantioselectivity. Notably, copper-catalyzed systems paired with bis(oxazoline) ligands demonstrated significant promise in asymmetric catalysis. The second strategy is an interrupted oxidative amination of unactivated alkenes, which transiently generates aza-allenium intermediates. This transformation provides streamlined access to imidazolines - which are otherwise difficult to construct.

Questa tesi presenta due nuove strategie sintetiche per la costruzione di azacicli - unità strutturali fondamentali per la sintesi di prodotti naturali biorilevanti e agenti farmaceutici. La prima strategia prevede una ciclizzazione a cascata biomimetica di diossazoloni aril-alchenilici promossa da acil nitrenoidi, utilizzando iridio e rame come catalizzatori, per ottenere δ-lattami stereodefiniti. Per questa metodologia è stata sviluppata anche la versione asimmetrica, con un grado di enantioselettività moderato. In particolare, i sistemi catalizzati da rame associati a ligandi bis ossazolidinici hanno mostrato un notevole potenziale. La seconda strategia consiste in un’amminazione ossidativa interrotta di alcheni non attivati, che genera transitoriamente un sale di aza-allenio. Questa reattività apre l’accesso a imidazoline - strutture altrimenti difficili da ottenere.