Noyorin asymmetrinen vedytysedit
yksi DKR: n klassisimmista sovelluksista on Noyorin asymmetrinen vedytys. Happaman Keskuksen esiintyminen kahden karbonyyliryhmän välissä mahdollistaa helpon epimerisaation kiraalisessa keskuksessa perusolosuhteissa. Jotta valittaisiin yksi neljästä mahdollisesta stereoisomeeristä, käytetään BINAP-Ru-katalyyttiä kontrolloimaan reaktion lopputulosta fosforiligandin steerisen osan läpi. Joitakin varhaisia muutoksia on esitetty alla.
stereokemiallisen tuloksen ymmärtämiseksi on tarkasteltava siirtymätilageometriaa.
BINAP-ligandin steerinen pääosa yhdistettynä ruteniumin koordinaatioon karbonyylihappiatomien kanssa johtaa suureen selektiivisyyteen vedyn insertiossa yhdelle taholle. Tästä saadaan (R,S): n ja (R,R): n stereokemia 94,5%: n saannolla, kun taas kolmen muun stereoisomeerin saanto vaihtelee 0,5-3%: n välillä. Noyorin saavutukset 1990 tasoittivat tietä DKR: n entistä hyödyllisemmille sovelluksille.
asymmetrinen konjugaattireduktio
noin vuosikymmen myöhemmin Jurkauskas ja Buchwald hyödynsivät myös dynaamista kineettistä resoluutiota konjugoitujen systeemien vedyttämisessä. 1,4 lisäys syklisiin enoneihin on melko yleistä monissa reaktiosuunnitelmissa, mutta epäsymmetrinen pelkistyminen helposti epimerisoituvan Keskuksen läsnä ollessa lisää monimutkaisuutta, kun yritetään muokata vain yhtä keskusta. Kuparin katalysoiman reaktion avulla Buchwald pystyi kuitenkin saamaan aikaan 1,4 vähennyksen suuressa enantiomeerisessa ylimäärässä (ee). Suuren epimerisaationopeuden saavuttamiseksi nopean tasapainon varmistamiseksi käytettiin vahvaa, suurikokoista emästä, kuten natrium-t-butoksidia.
kupari osoittautui tässä reaktiossa erinomaiseksi metalliksi, koska se kykeni monimutkaistumaan hapen kanssa, kun siihen lisättiin vetyä. Koska kupari on pehmeä metalli, se suosii huomattavasti 1,4 additiota 1,2 additioniin verrattuna, alkeenin ollessa pehmeämpi polarisoituva elektrofiili. BINAPISTA tuli jälleen valinnan ligandi steerisen selektiivisyytensä vuoksi, mikä laski lähtöaineen siirtymätilaenergiaa vasemmassa sarakkeessa. Lisäksi PMHS: ää käytettiin suhteellisen vähemmän reaktiivisena silaanina. Näin estettiin ee: n häviäminen ennen suojauksen poistamista tetra-n-butyyliammoniumfluoridilla (TBAF).
asymmetrinen aldolireaktio
hydrausreaktioiden lisäksi DKR: n avulla on muodostunut muita sidoksia, jotka ovat erittäin onnistuneita. Aldolireaktiota on tutkittu laajasti ennen kaikkea siksi, että hiili-hiili-sidoksen muodostaminen on luontaisesti haastavaa. Ward ja kollegat ovat pystyneet käyttämään proliinikatalysoitua aldolireaktiota yhdessä dynaamisen kineettisen resoluution kanssa korkean enantioselektiivisen reaktion aikaansaamiseksi.
tässä reaktiossa proliini katalysoi reaktiota luomalla enamiiniväliaineen, joka on hyvin nukleofiilinen. Katalyytin happoryhmä helpottaa hiili-hiili-sidoksen muodostumista koordinoitumalla aldehydin hapen kanssa. Tämä parantaa huomattavasti stereoselektiivisyyttä ja saantoa. Ward kumppaneineen havaitsi myös, että lisäämällä DMSO-liuottimeen pieniä määriä vettä se lisää huomattavasti reaktion saantoa, todennäköisesti auttamalla protonin siirtymistä proliinista vasta muodostuvaan alkoholiin.
tämän tuotteen valikoivuus voidaan parhaiten selittää Felkin-mallilla. Syklinen (E) – enamiini pystyy käymään läpi suotuisan siirtymätilan, jossa aldehydillä on antisuhde saapuvaan nukleofiiliin nähden sekä 1,2 syn-suhde aldehydin ja sen viereisen rengasjärjestelmän välillä. Siirtymätila on esitetty yllä.
entsyymi-metallireaktiot
viime aikoina monet tutkimusryhmät ovat yrittäneet käyttää entsyymejä DKR: n synteettisiin reitteihin. Koska substraateille on yleensä suuri spesifisyys, entsyymit osoittautuvat elintärkeiksi katalyyteiksi, jotka sitoutuvat raseemisessa seoksessa vain yhteen stereoisomeeriin. Vuonna 2007 Bäckvall löysi entsyymi-metalli-kytketyn reaktion, joka muuttaa allyyliasetaatit allyyli-alkoholeiksi erinomaisella stereospesifisyydellä.
tässä reaktiossa käytetään PD (0) – kompleksia, joka muuntaa asetaattikeskuksen siraalisuuden riittävän nopeasti täydellisen rasemisaation varmistamiseksi. Kun tämä saavutetaan, Kalb-entsyymi hydrolysoi selektiivisesti (R) substraatin, koska sen sitoutumisaffiniteetti substraattiin (s) on alhainen. Näin saadaan lähes yksinomaan (R) allyylialkoholia 98-prosenttisena ee: nä.
laajentaakseen tätä kemiaa Bäckvall suunnitteli yhden potin, kahden reaktion järjestelmän, joka hyödyntää DKR-reaktion stereokemiallista lopputulosta toisen energeettisesti suotuisan reaktion, jossa on korkea enantioselektiivisyys.
tällä kertaa käytetään ruteniumkompleksia rasemisoimaan allyylialkoholia paljolti samalla tavalla kuin edellisessä esimerkissä. Kalbin lisääminen katalysoi (R) – isomeerin ja esterireagenssin välistä reaktiota, jolloin muodostuu tuote dieenin ja dienofiilin kanssa. Tämä väli voidaan sitten tehdä tandem Diels-Alder reaktio saavuttaa kunnon saanto 97% ee.
Luonnontuotesynteesi
dynaamista kineettistä erottelukykyä on sovellettu myös erilaisten luonnontuotteiden kokonaissynteesissä. Bäckvallin löydyttyä vuonna 2007 hän käytti toista entsyymi-metalli-kytkettyä reaktiota luonnontuotteen (R) – Bufuralolin syntetisoimiseksi.
kirjallisuuden mainitsema avainvaihe hyödyntää DKR: ää kloorihydriinin muuntamisessa asetaatiksi lipaasin ja ruteniumkatalyytin avulla.
lipaasin PS-C ”Amano” II on kirjallisuudessa raportoitu olevan erityisen enantioselektiivinen 1-fenyyli-2-kloorietanoli-motiiville. Entsyymi yhdessä ruteniumkatalyytin kanssa mahdollistaa kloorihydriinin nopean rasemisaation selektiivisellä sitoutumisella (S) isomeeriin asetylaatioreaktiota varten. Tässä asyylin luovuttajana käytetään isopropenyyliasetaattia. Tuotteella saavutetaan erinomainen saanto (96%) ja lähes täydellinen enantiomeerinen ylimäärä (>99%).
