hidrogenarea asimetrică a lui Noyori
una dintre aplicațiile mai clasice ale DKR este hidrogenarea asimetrică a lui Noyori. Prezența unui centru acid între două grupări carbonil permite epimerizarea ușoară la Centrul chiral în condiții de bază. Pentru a selecta unul dintre cei patru stereoizomeri posibili, un catalizator BINAP-Ru este utilizat pentru a controla rezultatul reacției prin cea mai mare parte sterică a ligandului fosforului. Unele dintre transformările timpurii sunt prezentate mai jos.
pentru a înțelege în continuare rezultatul stereochimic, trebuie să ne uităm la geometria stării de tranziție.
cea mai mare parte sterică a ligandului BINAP cuplat cu coordonarea ruteniu la atomii de carbonil oxigen are ca rezultat o selectivitate ridicată pentru introducerea hidrogenului pe o față. Această stereochimie rezultată a (R,S) și (R,R) este obținută în randament de 94,5%, în timp ce ceilalți trei stereoizomeri variază între 0,5-3% randament. Realizările lui Noyori din 1990 au deschis calea pentru aplicații și mai utile ale DKR.
reducere asimetrică a conjugatului
aproximativ un deceniu mai târziu, Jurkauskas și Buchwald au utilizat, de asemenea, rezoluția cinetică dinamică spre hidrogenarea sistemelor conjugate. Adăugarea 1,4 la enonele ciclice este destul de frecventă în multe scheme de reacție, totuși reducerile asimetrice în prezența unui centru ușor epimerizabil adaugă complexității atunci când se încearcă modificarea unui singur centru. Cu toate acestea, prin utilizarea unei reacții catalizate de cupru, Buchwald a reușit să obțină reducerea 1,4 a excesului enantiomeric mare (ee). Pentru a obține o rată ridicată de epimerizare, a fost utilizată o bază voluminoasă puternică, cum ar fi T-butoxidul de sodiu, pentru a asigura un echilibru rapid.
cuprul s-a dovedit a fi un metal excelent în această reacție datorită capacității sale de a se complica cu oxigenul atunci când a fost adăugat hidrogenul. Fiind un metal moale, cuprul preferă foarte mult adăugarea 1,4 față de adăugarea 1,2, alchena fiind un electrofil mai polarizabil. Din nou, BINAP a devenit ligandul de alegere datorită selectivității sale sterice, scăzând energia stării de tranziție a materiei prime în coloana din stânga. În plus, PMHS a fost utilizat ca un silan relativ mai puțin reactiv. Acest lucru a împiedicat pierderea ee înainte de deprotecția cu fluorură de tetra-n-butilamoniu (TBAF).
reacție aldolică Asimetricăedit
în plus față de reacțiile de hidrogenare, alte legături s-au format folosind DKR și au un mare succes. Reacția aldol a fost cercetată pe larg în primul rând din cauza provocării inerente de a forma o legătură carbon-carbon. Ward și colegii au reușit să utilizeze reacția aldol catalizată de prolină în tandem cu rezoluția cinetică dinamică pentru a obține o reacție enantioselectivă ridicată.
în această reacție, prolina catalizează reacția prin crearea unui intermediar de enamină care este foarte nucleofil. Grupul acid de pe catalizator ajută la facilitarea formării legăturii carbon-carbon prin coordonarea cu oxigenul Aldehidic. Acest lucru îmbunătățește foarte mult stereoselectivitatea și randamentul. Ward și asociații săi au descoperit, de asemenea, că prin adăugarea de urme de apă la solventul DMSO, crește foarte mult randamentul reacției, cel mai probabil ajutând transferul de protoni de la prolină la alcoolul nou format.
selectivitatea pentru acest produs poate fi explicată cel mai bine prin modelul Felkin. Enamina ciclică (E) este capabilă să sufere o stare de tranziție favorabilă în care aldehida adoptă o relație anti față de nucleofilul care intră, precum și o relație 1,2 syn între aldehidă și sistemul său inelar adiacent. Starea de tranziție este prezentată mai sus.
reacții enzimatice-metaliceedit
mai recent, multe grupuri de cercetare au încercat să folosească enzime în căile sintetice DKR. Datorită specificității în general ridicate pentru substraturi, enzimele se dovedesc a fi catalizatori vitali pentru legarea la un singur stereoizomer din amestecul racemic. În 2007 B, B. C. C. Kvall a descoperit o reacție cuplată enzimă-metal care transformă acetații alilici în alcooli alilici cu o stereospecificitate excelentă.
în această reacție, un complex Pd (0) este utilizat pentru a interconverti chiralitatea Centrului acetat la o rată suficient de rapidă pentru a asigura racemizarea completă. Când se realizează acest lucru, enzima CALB hidrolizează selectiv substratul (R) din cauza afinității scăzute de legare pentru substratul (s). Acest lucru oferă aproape exclusiv (r) alcool alilic în 98% ee.
pentru a extinde această Chimie, B A proiectat un sistem cu o singură reacție, cu două reacții, care utilizează rezultatul stereochimic al unei reacții DKR pentru a suferi o a doua reacție favorabilă din punct de vedere energetic cu enantioselectivitate ridicată.
de data aceasta, un complex de ruteniu este folosit pentru a racemiza alcoolul alilic în același mod ca și exemplul anterior. Adăugarea de CALB catalizează reacția dintre izomerul (R) și reactivul ester pentru a forma un produs cu o dienă și un dienofil. Acest intermediar poate suferi apoi o reacție tandem Diels-arin pentru a obține un randament decent cu 97% ee.
sinteza produselor Naturaleedit
rezoluția cinetică dinamică a fost, de asemenea, aplicată sintezei totale a unei varietăți de produse naturale. După descoperirile lui B din 2007, el a folosit o altă reacție cuplată enzimă-metal pentru a sintetiza produsul natural (R) – Bufuralol.
pasul cheie pe care literatura îl subliniază utilizează DKR pentru a converti clorohidrina în (s)-acetat prin intermediul unei lipaze și a unui catalizator de ruteniu.
lipaza PS-C „Amano” II a fost raportată în literatură ca fiind deosebit de enantioselectivă pentru motivul 1-fenil-2-cloretanol. Enzima, împreună cu catalizatorul de ruteniu, permite racemizarea rapidă a clorhidrinei cu o legare selectivă la izomerul (s) pentru reacția de acetilare. Aici acetat de izopropenil este utilizat ca donator de acil. Produsul este obținut în randament excelent (96%) și exces enantiomeric aproape perfect (>99%).
