Sintesi asimmetrica di acidi γ-tiocarbossilici in condizioni ecosostenibili

This thesis focuses on the development of sustainable strategies for the asymmetric synthesis of γ-thiocarboxylic acids, a valuable class of sulfur-containing compounds with wide applications in organic, biological, and materials chemistry. The work investigates the use of lactonase enzymes as biocatalysts for the enantioselective hydrolysis of C5-substituted γ-thiolactones to obtain the corresponding chiral thiocarboxylic acids under mild and environmentally friendly conditions. The enzymatic reactions displayed remarkable enantioselectivity, with the outcome strongly dependent on the steric and electronic nature of the substituents. In parallel, the thiolactone substrates were synthesized via photochemical methods, both in batch and in flow, with the aim of developing a more sustainable and scalable synthetic route, minimizing the use of hazardous reagents and energy consumption compared to conventional chemical methods. Overall, the results demonstrate that the combination of photochemical synthesis and biocatalysis offers a promising platform for the enantioselective preparation of thiocarboxylic acids, aligning with the principles of green chemistry and sustainable process development.

La presente tesi è incentrata sullo sviluppo di strategie sostenibili per la sintesi asimmetrica di acidi γ-tiocarbossilici, composti solforati di elevato interesse in chimica organica, biologica e dei materiali. In particolare, è stata indagata la possibilità di impiegare enzimi lattonasi come biocatalizzatori per l’idrolisi asimmetrica di γ-tiolattoni sostituiti in posizione C5, al fine di ottenere i corrispondenti acidi tiocarbossilici in forma enantioarricchita. Le reazioni enzimatiche, condotte in condizioni miti e in ambiente acquoso, hanno mostrato una notevole selettività verso specifici enantiomeri, con enantioselettività e conversioni influenzate sia dalla natura elettronica sia dall’ingombro sterico dei sostituenti aromatici e alchilici. Parallelamente, i tiolattoni di partenza sono stati sintetizzati mediante processi fotochimici, sia in batch che in flow, con l’obiettivo di individuare una via di sintesi più sostenibile e scalabile, riducendo l’uso di reagenti tossici e il consumo energetico rispetto alle metodiche tradizionali. I risultati complessivi dimostrano che la combinazione di sintesi fotochimica e biocatalisi rappresenta un approccio promettente per la produzione di acidi tiocarbossilici enantioselettivi, in linea con i principi della chimica verde e con le moderne strategie di sviluppo sostenibile dei processi chimici.