asymetryczne uwodornienie Noyoriego
jednym z bardziej klasycznych zastosowań DKR jest asymetryczne uwodornienie Noyoriego. Obecność kwaśnego ośrodka między dwiema grupami karbonylowymi pozwala na łatwą epimeryzację w centrum chiralnym w podstawowych warunkach. Aby wybrać jeden z czterech możliwych stereoizomerów, stosuje się katalizator BINAP-Ru do kontrolowania wyniku reakcji przez steryczną masę ligandu fosforu. Niektóre z wczesnych przemian przedstawiono poniżej.
aby lepiej zrozumieć wynik stereochemiczny, należy przyjrzeć się geometrii stanu przejściowego.
steryczna większość ligandu BINAP w połączeniu z koordynacją rutenu z atomami tlenu karbonylowego powoduje wysoką selektywność wstawiania wodoru na jednej powierzchni. Ta otrzymana stereochemia (R, S) i (R, R) otrzymuje się z wydajnością 94,5%, podczas gdy pozostałe trzy stereoizomery mieszczą się w zakresie wydajności 0,5-3%. Osiągnięcia Noyori z 1990 roku utorowały drogę do jeszcze bardziej użytecznych zastosowań DKR.
Asymetryczna redukcja koniugatu
około dekady później Jurkauskas i Buchwald wykorzystali również dynamiczną rozdzielczość kinetyczną w kierunku uwodornienia sprzężonych układów. 1,4 dodatek do cyklicznych enonów jest dość powszechny w wielu schematach reakcji, jednak asymetryczne redukcje w obecności łatwo epimeryzowalnego centrum zwiększają złożoność przy próbie modyfikacji tylko jednego ośrodka. Jednak dzięki zastosowaniu reakcji katalizowanej miedzią Buchwald był w stanie uzyskać 1,4 redukcji Wielkiego nadmiaru enancjomerycznego (EE). W celu osiągnięcia wysokiego tempa epimeryzacji zastosowano silną nieporęczną zasadę, taką jak T-butoksyd sodu, aby zapewnić szybką równowagę.
Miedź okazała się doskonałym metalem w tej reakcji ze względu na jego zdolność do kompleksowania z tlenem po dodaniu wodoru. Będąc miękkim metalem, miedź znacznie preferuje dodatek 1,4 nad dodatkiem 1,2, przy czym Alken jest bardziej miękkim, bardziej spolaryzowalnym elektrofilem. Ponownie BINAP stał się ligandem z wyboru ze względu na jego selektywność steryczną, obniżając energię stanu przejściowego materiału wyjściowego w lewej kolumnie. Ponadto PMHS zastosowano jako stosunkowo mniej reaktywny Silan. Zapobiegało to utracie ee przed deprotekcją fluorem tetra-N-butyloamoniowym (tbaf).
asymetryczna reakcja aldoluedytuj
oprócz reakcji uwodornienia, inne wiązania powstały przy użyciu DKR i są bardzo skuteczne. Reakcja aldolu była szeroko badana głównie ze względu na nieodłączne wyzwanie związane z tworzeniem wiązania węgiel-węgiel. Ward i współpracownicy byli w stanie wykorzystać katalizowaną proliną reakcję aldolu w połączeniu z dynamiczną rozdzielczością kinetyczną w celu uzyskania wysokiej reakcji enancjoselektywnej.
w tej reakcji prolina katalizuje reakcję poprzez wytworzenie półproduktu enaminowego, który jest silnie nukleofilowy. Grupa kwasowa na katalizatorze pomaga ułatwić tworzenie wiązania węgiel-węgiel poprzez koordynację z tlenem aldehydowym. To znacznie poprawia stereoselektywność i wydajność. Ward i jego współpracownicy odkryli również, że dodanie śladowych ilości wody do rozpuszczalnika DMSO znacznie zwiększa wydajność reakcji, najprawdopodobniej poprzez wspomaganie transferu protonów z proliny do nowo powstającego alkoholu.
selektywność tego produktu najlepiej tłumaczy Model Felkin. Cykliczna (E)-enamina jest w stanie przejść korzystny stan przejściowy, w którym aldehyd przyjmuje anty relację względem nadchodzącego nukleofila, a także relację 1,2 syn między aldehydem a jego sąsiednim układem pierścieniowym. Stan przejściowy pokazano powyżej.
reakcje Enzymatyczno-metaliczne
ostatnio wiele grup badawczych próbowało wykorzystać enzymy w syntetycznych trasach DKR. Ze względu na ogólnie wysoką specyficzność dla substratów, enzymy okazują się być niezbędnymi katalizatorami do wiązania się tylko z jednym stereoizomerem w mieszaninie racemicznej. W 2007 bäckvall odkrył reakcję sprzężoną z enzymem i metalem, która przekształca octany allilowe w alkohole allilowe o doskonałej stereospecyficzności.
w tej reakcji stosuje się kompleks Pd(0) do interkonwercji chiralności centrum octanu z szybkością wystarczająco szybką, aby zapewnić całkowitą racemizację. Po osiągnięciu tego celu enzym CALB selektywnie hydrolizuje substrat (R) ze względu na niskie powinowactwo wiązania do substratu (s). Daje to prawie wyłącznie (R) alkohol allilowy w 98% ee.
aby rozszerzyć tę chemię, bäckvall zaprojektował system dwureakcyjny, który wykorzystuje stereochemiczny wynik reakcji DKR do poddania drugiej korzystnej energetycznie reakcji o wysokiej enancjoselektywności.
tym razem kompleks rutenu jest używany do racemizacji alkoholu allilowego w podobny sposób jak w poprzednim przykładzie. Dodanie CALB katalizuje reakcję między izomerem (R) A odczynnikiem estrowym, tworząc produkt z dienem i dienofilem. Ten związek pośredni może następnie przejść tandemową reakcję Dielsa-olchy, aby uzyskać przyzwoitą wydajność przy 97% ee.
synteza produktów Naturalnychedytuj
dynamiczna rozdzielczość kinetyczna została również zastosowana do całkowitej syntezy różnych produktów naturalnych. Po odkryciach Bäckvalla w 2007 roku, zastosował inny enzym-reakcję sprzężoną z metalem do syntezy produktu naturalnego (R) – Bufuralolu.
kluczowy etap, na który wskazuje Literatura, wykorzystuje DKR do przekształcenia chlorohydryny w (s) – octan za pomocą lipazy i katalizatora rutenu.
w literaturze opisano, że lipaza PS-C „Amano” II jest szczególnie enancjoselektywna dla motywu 1-fenylo-2-chloroetanolu. Enzym, wraz z katalizatorem rutenowym, umożliwia szybką racemizację chlorohydryny z selektywnym wiązaniem z izomerem (s) W reakcji acetylacji. Tutaj jako dawcę acylowego stosuje się octan izopropenylu. Produkt osiąga doskonałą wydajność (96%) i prawie doskonały nadmiar enancjomeryczny (>99%).
