Diazo compostos e ilídeos de enxofre consistem em classes químicas que atualmente vem se estabelecendo como versáteis substratos em síntese orgânica, seja devido a suas características estruturais bastante singulares, que lhes atribuem um caráter ambifílico, permitindo reações com diversos eletrófilos e nucleófilos, ou a sua habilidade em formar intermediários do tipo carbenos. Neste contexto, no primeiro capítulo dessa tese de doutorado, foi avaliada a nucleofilicidade de compostos diazocarbonílicos e ilídeos α-carbonil sulfoxônios frente a metodologias de abertura de epóxidos, visando a construção de álcoois e oxetanos funcionalizados. Embora nenhum sucesso tenha sido obtido na síntese dos produtos de interesse, foram identificados produtos resultantes do rearranjo de Meinwald catalisado por ácido de Lewis em epóxidos que leva a formação de aldeídos. Esses aldeídos formados in situ reagiram com o diazocomposto em reações de adição a carbonila para obtenção de compostos dicarbonilados (Reação de Roskamp), de epóxidos (Reação de Darzens) e de compostos 2-diazo-4-hidroxicarbonilicos. No segundo capítulo, ilídeos imidoil sulfoxônios foram apresentados como potenciais precursores de espécies do tipo α-imino metal-carbenos. Nossa hipótese foi suportada a partir da reação de funcionalização C-H intramolecular na presença de catalisador de irídio, levando a obtenção de indóis substituídos em uma única etapa. Para isso, foram sintetizados 24 exemplares inéditos de ilídeos N-aril-imidoil sulfoxônios com rendimentos de 45 89%. Essa série de substratos foi então submetida a presença de catalisador de [Ir(cod)Cl]₂ (4 mol%) para fornecer 24 indóis funcionalizados com rendimentos de 15 70%. No terceiro capítulo, realizado em parceria com Prof. Christophe Aïssa - Universidade de Liverpool, estudamos a obtenção de novos ilídeos de enxofre bis-substituídos através de metodologias de acoplamento cruzado catalisada por paládio. Foram sintetizados com sucesso 13 novos ilídeos cíclicos do tipo α-carbonil-α-aril sulfoxônios em bons rendimentos (até 99%) a partir de uma estratégia arilação intramolecular. Esses compostos foram aplicados em reações de inserção X-H e funcionalização C-H. Os ilídeos ceto-sulfoxônios cíclicos apresentaram excelente reatividade para reação de funcionalização C-H de indóis catalisada por irídio, fornecendo 15 exemplos de indóis funcionalizados com (1,3-dihidro-2H-inden-2-ona) em até 98% de rendimento. Em contraste, para a série éster de substratos, uma abordagem de protonação foi eficaz, usando ácido fosfórico. Sob condições de reação organocatalisadas, 10 exemplos de 4-(1H-indol-3-il)isocroman-3-onas foram sintetizados em até 82% de rendimento e quando (S)-TRIP foi aplicado como organocatalisador, até 94% de rendimento e até 90% de excesso enantiomérico foi obtido. Por fim, inspirados nessas transformações catalisadas por ácido de Brønsted, foi realizada a síntese de β-aminotioeteres (28 exemplos, até 99%) a partir da inserção S-H livre de metais de transição em ilídeos imidoil sulfoxônios.

Diazo compounds and sulfur ylides are promising substrates in organic synthesis. Their very unique structural features allow reactions with several electrophiles and nucleophiles, as well as the ability to form carbene-type intermediates. In this context, in the first chapter of this PhD thesis, the nucleophilicity of diazocarbonyl compounds and α-carbonyl sulfoxonium ylides was evaluated in epoxide ring opening methodologies to achieve functionalized alcohols and oxetanes. No success was obtained in the synthesis of the products of interest, since products resulting from the Meinwald rearrangement in epoxides catalyzed by Lewis acid (that leads to the formation of aldehydes) were identified. These aldehydes formed in situ reacted with the diazocompound by carbonyl addition reactions to provide dicarbonyl compounds (by Roskamp Reaction), epoxides (by Darzens Reaction) and 2-diazo-4-hydroxycarbonyl compounds. In the second chapter, imidoyl sulfoxonium ylides were presented as potential precursors of α-imino metal-carbenes species. Our hypothesis was supported by performing an intramolecular C-H functionalization reaction in the presence of an iridium catalyst, leading to the obtention of substituted indoles in a single step. In this case, 24 new examples of N-aryl-imidoyl sulfoxonium ylides were synthesized with 45 89% yield. This series of substrates was then subjected to the presence of [Ir(cod)Cl]₂ catalyst (4 mol%) to afford 24 functionalized indoles in 15 70% yields. In the third chapter, in collaboration with Prof. Christophe Aïssa- University of Liverpool, we studied the synthesis of new bis-substituted sulfur ylides through cross-coupling methodologies catalyzed by palladium. Thirteen new cyclic α-carbonyl-α-aryl sulfoxonium ylides were successfully synthesized in good yields (up to 99%) using an intramolecular arylation strategy. These compounds were applied in X-H insertion and C-H functionalization reactions. Cyclic ketosulfoxonium ylides showed excellent reactivity for iridium-catalyzed C-H functionalization of indoles, providing 15 examples of functionalized indoles with (1,3-dihydro-2H-inden-2-one) in up to 98% yield. In contrast, for the ester series of substrates, a protonation approach was effective using a phosphoric acid. Under organocatalyzed reaction conditions, 10 examples of 4-(1H-indol-3-yl) isochroman-3-ones were synthesized in up to 82% yield and when (S)-TRIP was applied as organocatalyst, up to 94% yield and up to 90% enantiomeric excess was obtained. Finally, inspired by these Brønsted acid-catalyzed transformations, the synthesis of β-aminothioethers (26 examples, up to 99%) was carried out from transition metal-free S-H insertion into imidoyl sulfoxonium ylides.