Noyori aszimmetrikus hidrogénezése
a DKR egyik klasszikusabb alkalmazása Noyori aszimmetrikus hidrogénezése. A savas központ jelenléte két karbonilcsoport között lehetővé teszi a királis központban az egyszerű epimerizációt alapvető körülmények között. A négy lehetséges sztereoizomer egyikének kiválasztásához BINAP-Ru katalizátort használunk a reakció kimenetelének szabályozására a foszfor ligandum szterikus tömegén keresztül. A korai átalakulások egy részét az alábbiakban mutatjuk be.
a sztereokémiai eredmény további megértéséhez meg kell vizsgálni az átmeneti állapot geometriáját.
a binap ligandum szterikus nagy része a ruténium karbonil-oxigénatomokkal való koordinációjával párosulva nagy szelektivitást eredményez a hidrogén egyik oldalán történő behelyezéséhez. Ezt az (R,S) és (R,R) sztereokémiát 94,5%-os hozammal kapjuk, míg a másik három sztereoizomer 0,5-3% – os hozam között mozog. Noyori 1990-es eredményei előkészítették az utat a DKR még hasznosabb alkalmazásaihoz.
Asymmetric conjugate reductionEdit
körülbelül egy évtizeddel később Jurkauskas és Buchwald a dinamikus kinetikus felbontást is felhasználta a konjugált rendszerek hidrogénezéséhez. 1,4 a ciklikus enonok hozzáadása sok reakciósémában meglehetősen gyakori, azonban az aszimmetrikus redukció egy könnyen epimerizálható központ jelenlétében növeli a komplexitást, ha csak egy központot próbál módosítani. Réz katalizált reakció alkalmazásával azonban Buchwald 1,4 redukciót tudott elérni nagy enantiomer feleslegben (ee). A magas epimerizációs sebesség elérése érdekében erős, terjedelmes bázist, például nátrium-t-butoxidot használtunk a gyors egyensúly biztosítására.
a réz kiváló fémnek bizonyult ebben a reakcióban, mivel a hidrogén hozzáadásakor képes komplexálni az oxigénnel. Mivel puha fém, a réz nagymértékben előnyben részesíti az 1,4-es hozzáadást az 1,2-es adagolással szemben,az alkén lágyabb, polarizálhatóbb elektrofil. Ismét a binap lett a választott ligandum szterikus szelektivitása miatt, csökkentve a kiindulási anyag átmeneti állapot energiáját a bal oszlopban. Ezenkívül a pmhs-t viszonylag kevésbé reaktív szilánként használtuk. Ez megakadályozta az ee elvesztését a tetra-n-butilammónium-fluorid (TBAF) elleni védelem előtt.
aszimmetrikus aldolreakció
a hidrogénezési reakciók mellett DKR alkalmazásával más kötéseket is kialakítottak, amelyek rendkívül sikeresek. Az aldol reakciót széles körben kutatták, elsősorban a szén-szén kötés kialakulásának velejárója miatt. Ward és munkatársai képesek voltak a prolin-katalizált aldol reakciót dinamikus kinetikai felbontással párhuzamosan használni, hogy magas enantioszelektív reakciót kapjanak.
ebben a reakcióban a prolin katalizálja a reakciót egy enamin köztitermék létrehozásával, amely erősen nukleofil. A katalizátor savcsoportja elősegíti a szén-szén kötés kialakulását az aldehid oxigénnel való koordinációval. Ez nagymértékben javítja a sztereoszelektivitást és a hozamot. Ward és munkatársai azt is megállapították, hogy a DMSO oldószerhez nyomnyi mennyiségű víz hozzáadásával nagymértékben növeli a reakció hozamát, valószínűleg azáltal, hogy elősegíti a protonátvitelt a prolinból az újonnan képződő alkoholba.
a termék szelektivitása legjobban a Felkin modellel magyarázható. A ciklikus (E)-enamin kedvező átmeneti állapoton megy keresztül, ahol az aldehid a bejövő nukleofilhez viszonyítva anti-kapcsolatot, valamint az aldehid és a szomszédos gyűrűrendszer közötti 1,2 syn kapcsolatot alkalmaz. Az átmeneti állapot fent látható.
enzim-fém reakciókszerkesztés
újabban számos kutatócsoport próbált enzimeket alkalmazni a DKR szintetikus útjaiba. A szubsztrátok általában magas specifitása miatt az enzimek létfontosságú katalizátoroknak bizonyulnak ahhoz, hogy a racém keverékben csak egy sztereoizomerhez kötődjenek. 2007-ben B Onckvall felfedezett egy enzim-fém kapcsolt reakciót, amely az allil-acetátokat kiváló sztereospecifitású allil-alkoholokká alakítja.
ebben a reakcióban egy Pd(0) komplexet használunk az acetátközpont kiralitásának olyan gyors átalakítására, amely elég gyors ahhoz, hogy biztosítsa a teljes racemizációt. Amikor ezt elérjük, a CALB enzim szelektíven hidrolizálja az (R) szubsztrátot, mivel az (S) szubsztráthoz alacsony a kötési affinitása. Ez szinte kizárólag az (R) allil-alkoholt adja 98% ee-ben.
ennek a kémiának a kibővítése érdekében A B Enterprises Egypotos, kétreakciós rendszert tervezett, amely a DKR reakció sztereokémiai eredményét felhasználva második, energetikailag kedvező, nagy enantioszelektivitású reakción megy keresztül.
ezúttal egy ruténium komplexet használnak az allil-alkohol racemizálására, ugyanúgy, mint az előző példában. A CALB hozzáadása katalizálja az (R) izomer és az észter reagens közötti reakciót, hogy diént és dienofilt tartalmazó terméket képezzen. Ez a köztitermék ezután tandem Diels-Alder reakción megy keresztül, hogy tisztességes hozamot érjen el 97% ee-vel.
Natural product synthesisEdit
a dinamikus kinetikus felbontást számos természetes termék teljes szintézisére is alkalmazták. 2007-es felfedezései után egy másik enzim-fém kapcsolt reakciót alkalmazott a természetes termék (R)-Bufuralol szintetizálására.
a legfontosabb lépés, amelyre az irodalom rámutat, a DKR-t használja a klórhidrin (S) – acetáttá történő átalakítására lipáz és ruténium katalizátor segítségével.
a lipáz PS-C “Amano” II az irodalomban beszámoltak arról, hogy különösen enantioszelektív az 1-fenil-2-klór-etanol motívum szempontjából. Az enzim a ruténium katalizátorral együtt lehetővé teszi a klór-hidrin gyors racemizálását szelektív kötődéssel az (S) izomerhez az acetilezési reakcióhoz. Itt izopropenil-acetátot használnak Acil donorként. A termék kiváló hozammal (96%) és majdnem tökéletes enantiomer felesleggel (>99%) érhető el.
