hidrogenação assimétrica de Noyoriedit
uma das aplicações mais clássicas do DKR é a hidrogenação assimétrica de Noyori. A presença de um centro ácido entre dois grupos carbonila permite fácil epimerização no centro quiral em condições básicas. Para selecionar um dos quatro estereoisômeros possíveis, um catalisador BINAP-Ru é usado para controlar o resultado da reação através da maior parte estérica do ligante de fósforo. Algumas das primeiras transformações são mostradas abaixo.
para entender melhor o resultado estereoquímico, é preciso olhar para a geometria do Estado de transição.
a maior parte estérica do ligante BINAP, juntamente com a coordenação do rutênio com os átomos de oxigênio carbonila, resulta em alta seletividade para inserção de hidrogênio em uma face. Esta estereoquímica resultante de (R,S) e (R,R) é obtida em rendimento de 94,5%, enquanto os outros três estereoisômeros variam de rendimento de 0,5-3%. As realizações de Noyori em 1990 abriram caminho para aplicações ainda mais úteis do DKR.
redução conjugada Assimétricaeditar
cerca de uma década depois, Jurkauskas e Buchwald também utilizaram resolução cinética dinâmica para a hidrogenação de sistemas conjugados. 1,4 a adição a enones cíclicos é bastante comum em muitos esquemas de reação, no entanto, reduções assimétricas na presença de um centro facilmente epimerizável aumentam a complexidade ao tentar modificar apenas um centro. Através do uso de uma reação catalisada por cobre, no entanto, Buchwald foi capaz de obter 1,4 redução no grande excesso enantiomérico (ee). Para alcançar uma alta taxa de epimerização, uma base forte e volumosa como o T-butóxido de sódio foi usada para garantir um equilíbrio rápido.
Cobre provou ser um excelente metal nesta reação, devido à sua capacidade de complexo com o oxigênio quando o hidrogênio foi adicionado. Sendo um metal macio, o cobre prefere muito 1,4 adição sobre 1,2 adição, com o alceno sendo um eletrófilo mais suave e polarizável. Novamente, BINAP tornou-se o ligante de escolha devido à sua seletividade estérica, diminuindo a energia do Estado de transição do material de partida na coluna esquerda. Além disso, o PMHS foi usado como um silano relativamente menos reativo. Isso evitou a perda de ee antes da desproteção com fluoreto de tetra-n-butilamônio (TBAF).
reação aldólica Assiméticaeditar
além das reações de hidrogenação, outras ligações foram formadas usando DKR e são altamente bem-sucedidas. A reação aldólica tem sido amplamente pesquisada principalmente devido ao desafio inerente de formar uma ligação carbono-carbono. Ward e colegas foram capazes de usar a reação aldólica catalisada por prolina em conjunto com a resolução cinética dinâmica para obter uma alta reação enantiosseletiva.
nesta reação, a prolina catalisa a reação através da criação de um intermediário de enamina altamente nucleofílico. O grupo ácido no catalisador ajuda a facilitar a formação de ligações carbono-carbono, coordenando com o oxigênio aldeído. Isso melhora muito a estereosseletividade e o rendimento. Ward e seus associados também descobriram que, ao adicionar vestígios de água ao solvente DMSO, aumenta muito o Rendimento da reação, provavelmente auxiliando na transferência de prótons da prolina para o álcool recém-formado.
a seletividade para este produto pode ser melhor explicada pelo modelo Felkin. O cíclico (e) – enamina é capaz de passar por um estado de transição favorável onde o aldeído adota uma relação anti em relação ao nucleófilo de entrada, bem como uma relação de 1,2 syn entre o aldeído e seu sistema de anel adjacente. O estado de transição é mostrado acima.
reações enzima-metaleditar
mais recentemente, muitos grupos de pesquisa tentaram empregar enzimas em rotas sintéticas DKR. Devido à especificidade geralmente alta para substratos, as enzimas provam ser catalisadores vitais para a ligação a apenas um estereoisômero na mistura racêmica. Em 2007, bäckvall descobriu uma reação acoplada a enzima-metal que converte acetatos alílicos em álcoois alílicos com excelente estereoespecificidade.
nesta reação, um complexo Pd(0) é usado para interconverter a quiralidade do centro de acetato a uma taxa rápida o suficiente para garantir a racemização completa. Quando isso é alcançado, a enzima CALB hidrolisa seletivamente o substrato (R) devido à baixa afinidade de ligação para o (s) substrato (s). Isso dá quase exclusivamente o álcool alílico (R) em 98% ee.
para expandir essa química, Bäckvall projetou um sistema de uma panela e duas reações que utiliza o resultado estereoquímico de uma reação DKR para sofrer uma segunda reação energeticamente favorável com alta enantiosseletividade.
desta vez, um complexo de rutênio é usado para racemizar o álcool alílico da mesma maneira que o exemplo anterior. A adição de CALB catalisa a reação entre o (R) isômero e o reagente éster para formar um produto com um dieno e um dienófilo. Este intermediário pode então sofrer uma reação de Diels-Alder em tandem para obter um rendimento decente com 97% de ee.
sintetizador de produtos Naturaiseditar
a resolução cinética dinâmica também foi aplicada à síntese total de uma variedade de produtos naturais. Após as descobertas de Bäckvall em 2007, ele empregou outra reação acoplada a enzima-metal para sintetizar o produto natural (R)-Bufuralol.
o passo chave que a literatura aponta utiliza DKR para converter a clorohidrina no (s) acetato por meio de um lipase e um catalisador de rutênio.
A lipase PS-C “Amano” II tem sido relatado na literatura, particularmente enantiosseletiva para o 1-fenil-2-chloroethanol motivo. A enzima, juntamente com o catalisador de rutênio, permite a rápida racemização da clorohidrina com uma ligação seletiva ao (s) isômero para a reação de acetilação. Aqui o acetato de isopropenil é usado como doador de acil. O produto é obtido em excelente rendimento (96%) e excesso enantiomérico quase perfeito (>99%).
