noyoriho asymetrická hydrogenaceedit
jednou z klasičtějších aplikací DKR je noyoriho asymetrická hydrogenace. Přítomnost kyselého centra mezi dvěma karbonylovými skupinami umožňuje snadnou epimeraci v chirálním centru za základních podmínek. Pro výběr jednoho ze čtyř možných stereoizomerů se používá binap-Ru katalyzátor pro řízení výsledku reakce přes sterický objem fosforového ligandu. Některé z prvních transformací jsou uvedeny níže.
pro další pochopení stereochemického výsledku je třeba se podívat na geometrii přechodového stavu.
sterická část binap ligandu spojená s koordinací ruthenia s atomy karbonylového kyslíku má za následek vysokou selektivitu pro vložení vodíku na jedné straně. Tato výsledná stereochemie (R, S) A (R, R)se získá v 94,5% výtěžku, zatímco ostatní tři stereoizomery se pohybují v rozmezí 0,5-3% výtěžku. Noyoriho úspěchy z roku 1990 vydláždily cestu pro ještě užitečnější aplikace DKR.
asymetrická redukce konjugátu
asi o deset let později využili Jurkauskas a Buchwald také dynamické kinetické rozlišení směrem k hydrogenaci konjugovaných systémů. 1,4 přidání k cyklickým enonům je v mnoha reakčních schématech poměrně běžné, nicméně asymetrické redukce v přítomnosti snadno epimerizovatelného centra zvyšují složitost při pokusu o modifikaci pouze jednoho centra. Použitím reakce katalyzované mědí však Buchwald dokázal získat 1,4 redukci velkého enantiomerního přebytku (ee). Aby se dosáhlo vysoké rychlosti epimerace, byla pro zajištění rychlé rovnováhy použita silná objemná báze, jako je t-butoxid sodný.
měď se v této reakci ukázala jako vynikající kov díky své schopnosti komplexovat se s kyslíkem, když byl přidán vodík. Být měkkým kovem, měď velmi preferuje přídavek 1,4 před přídavkem 1,2, přičemž Alken je měkčí polarizovatelnější elektrofil. BINAP se opět stal ligandem volby díky své sterické selektivitě, čímž se snížila energie přechodového stavu výchozího materiálu v levém sloupci. Kromě toho byl PMHS použit jako relativně méně reaktivní silan. Tím se zabránilo ztrátě ee před deprotekcí fluoridem tetra-n-butylamonium (TBAF).
asymetrická aldolová reakceedit
kromě hydrogenačních reakcí byly za použití DKR vytvořeny další vazby a jsou vysoce úspěšné. Aldolova reakce byla rozsáhle zkoumána především kvůli inherentní výzvě při vytváření vazby uhlík-uhlík. Ward a jeho kolegové byli schopni použít aldolovou reakci katalyzovanou prolinem v tandemu s dynamickým kinetickým rozlišením k získání vysoké enantioselektivní reakce.
při této reakci prolin katalyzuje reakci vytvořením enaminového meziproduktu, který je vysoce nukleofilní. Kyselá skupina na katalyzátoru pomáhá usnadnit tvorbu vazby uhlík-uhlík koordinací s aldehydovým kyslíkem. To výrazně zlepšuje stereoselektivitu a výnos. Ward a jeho spolupracovníci také zjistili, že přidáním stopového množství vody do rozpouštědla DMSO výrazně zvyšuje výtěžnost reakce, s největší pravděpodobností tím, že napomáhá přenosu protonů z prolinu na nově tvořící alkohol.
selektivitu tohoto produktu lze nejlépe vysvětlit modelem Felkin. Cyklický (E)-enamin je schopen podstoupit příznivý přechodový stav, kdy aldehyd přijímá anti vztah vzhledem k příchozímu nukleofilu, stejně jako 1,2 syn vztah mezi aldehydem a jeho sousedním kruhovým systémem. Přechodový stav je uveden výše.
enzym-kovové reakceeditovat
v poslední době se mnoho výzkumných skupin pokusilo použít enzymy do syntetických cest DKR. Vzhledem k obecně vysoké specificitě substrátů se enzymy ukázaly jako životně důležité katalyzátory pro vazbu pouze na jeden stereoizomer v racemické směsi. V roce 2007 objevil Bäckvall reakci vázanou na enzym a kov, která přeměňuje allylické acetáty na allylické alkoholy s vynikající stereospecifičností.
při této reakci se používá komplex Pd(0) pro interkonvertaci chirality acetátového centra rychlostí dostatečně rychlou, aby byla zajištěna úplná racemizace. Když je toho dosaženo, CALB enzym selektivně hydrolyzuje (R) substrát kvůli nízké vazebné afinitě k substrátu (substrátům). To dává téměř výhradně (R) allylic alkohol v 98% ee.
pro rozšíření této chemie navrhl Bäckvall jedno-pot, dvou-reakční systém, který využívá stereochemický výsledek DKR reakce, aby podstoupil druhou energeticky příznivou reakci s vysokou enantioselektivitou.
tentokrát ruthenium komplex se používá k racemizaci allylic alkohol v podstatě stejným způsobem jako v předchozím příkladu. Přidání CALB katalyzuje reakci mezi (R) izomerem a esterovým činidlem za vzniku produktu s dienem a dienofilem. Tento meziprodukt pak může podstoupit tandemovou Diels-Olšovou reakci, aby se dosáhlo slušného výtěžku s 97% ee.
syntéza přírodních produktůedit
dynamické kinetické rozlišení bylo také aplikováno na celkovou syntézu různých přírodních produktů. Po bäckvallových objevech v roce 2007 použil další enzym-kovovou reakci k syntéze přírodního produktu (R) – Bufuralolu.
klíčový krok, na který literatura poukazuje, využívá DKR k přeměně chlorohydrinu na (s) – acetát pomocí lipázy a rutheniového katalyzátoru.
v literatuře se uvádí, že lipáza PS-C „Amano“ II je zvláště enantioselektivní pro motiv 1-fenyl-2-chlorethanolu. Enzym spolu s rutheniovým katalyzátorem umožňuje rychlou racemizaci chlorohydrinu se selektivní vazbou na (s) izomer pro acetylační reakci. Zde se jako acylový dárce používá isopropenylacetát. Produkt je dosažen ve výborném výtěžku (96%) a téměř dokonalém enantiomerním přebytku (>99%).
