noyoris asymmetriska hydreringredigera
en av de mer klassiska tillämpningarna av DKR är Noyoris asymmetriska hydrering. Närvaron av ett surt centrum mellan två karbonylgrupper möjliggör enkel epimerisering vid kiralcentret under grundläggande förhållanden. För att välja en av de fyra möjliga stereoisomererna används en BINAP-Ru-katalysator för att kontrollera resultatet av reaktionen genom sterisk bulk av fosforliganden. Några av de tidiga omvandlingarna visas nedan.
för att ytterligare förstå det stereokemiska resultatet måste man titta på övergångstillståndsgeometrin.
den steriska huvuddelen av BINAP-liganden i kombination med samordningen av rutenium till karbonylsyreatomerna resulterar i hög selektivitet för väteinsättning på ett ansikte. Denna resulterande stereokemi av (R, S) och (R,R) erhålles i 94,5% utbyte medan de andra tre stereoisomererna sträcker sig från 0,5-3% utbyte. Noyoris prestationer 1990 banade väg för ännu mer användbara tillämpningar av DKR.
Asymmetrisk konjugatreduktionredigera
ungefär ett decennium senare använde Jurkauskas och Buchwald också dynamisk kinetisk upplösning mot hydrering av konjugerade system. 1,4 tillägg till cykliska enoner är ganska vanligt i många reaktionsscheman, men asymmetriska minskningar i närvaro av ett lätt epimeriserbart centrum ökar komplexiteten när man försöker modifiera endast ett centrum. Genom användning av en kopparkatalyserad reaktion kunde Buchwald emellertid erhålla 1,4 reduktion i stort enantiomer överskott (ee). För att uppnå en hög epimeriseringshastighet användes en stark skrymmande bas som natrium-t-butoxid för att säkerställa snabb jämvikt.
koppar visade sig vara en utmärkt metall i denna reaktion på grund av dess förmåga att komplexa med syre när väte tillsattes. Att vara en mjuk metall föredrar koppar kraftigt 1,4-tillsats över 1,2-tillsats, med alkenen som en mjukare mer polariserbar elektrofil. Återigen blev BINAP den valda liganden på grund av dess steriska selektivitet, vilket sänkte övergångsstatsenergin för utgångsmaterial i den vänstra kolumnen. Dessutom användes PMHS som en relativt mindre reaktiv silan. Detta förhindrade förlust av ee före avskydd med tetra-n-butylammoniumfluorid (TBAF).
Asymmetrisk aldolreaktionedit
förutom hydrogeneringsreaktioner har andra bindningar bildats med användning av DKR och är mycket framgångsrika. Aldolreaktionen har undersökts omfattande främst på grund av den inneboende utmaningen att bilda en kol-kolbindning. Ward och kollegor har kunnat använda den prolinkatalyserade aldolreaktionen i tandem med dynamisk kinetisk upplösning för att erhålla en hög enantioselektiv reaktion.
i denna reaktion katalyserar prolin reaktionen genom att skapa en enamin mellanprodukt som är mycket nukleofil. Syragruppen på katalysatorn hjälper till att underlätta kol-kolbindningsbildningen genom att samordna med aldehydsyret. Detta förbättrar stereoselektiviteten och utbytet avsevärt. Ward och hans medarbetare fann också att genom att tillsätta spårmängder vatten till DMSO-lösningsmedlet ökar det kraftigt utbytet av reaktionen, troligen genom att hjälpa protonöverföring från prolin till den nybildande alkoholen.
selektiviteten för denna produkt kan bäst förklaras av Felkin-modellen. Den cykliska (E) – enamin kan genomgå ett gynnsamt övergångstillstånd där aldehyden antar ett anti-förhållande i förhållande till den inkommande nukleofilen, såväl som ett 1,2 syn-förhållande mellan aldehyden och dess intilliggande ringsystem. Övergångstillståndet visas ovan.
enzym-metallreaktionerredigera
på senare tid har många forskargrupper försökt använda enzymer i DKR syntetiska vägar. På grund av den generellt höga specificiteten för substrat visar sig enzymer vara vitala katalysatorer för bindning till endast en stereoisomer i den racemiska blandningen. Under 2007 upptäckte B-gruppen en enzym-metallkopplad reaktion som omvandlar allylacetater till allylalkoholer med utmärkt stereospecificitet.
i denna reaktion används ett PD(0) – komplex för att interkonvertera chiraliteten hos acetatcentret med en hastighet som är tillräckligt snabb för att säkerställa fullständig racemisering. När detta uppnås hydrolyserar CALB-enzymet selektivt (R) substratet på grund av den låga bindningsaffiniteten för (S) substratet. Detta ger nästan uteslutande (R) allylalkohol i 98% ee.
för att expandera på denna kemi, designade B Excepcickvall ett enpott, tvåreaktionssystem som utnyttjar det stereokemiska resultatet av en DKR-reaktion för att genomgå en andra energiskt gynnsam reaktion med hög enantioselektivitet.
den här gången används ett ruteniumkomplex för att racemisera allylalkohol på ungefär samma sätt som föregående exempel. Tillsatsen av CALB katalyserar reaktionen mellan (R) – isomeren och esterreagenset för att bilda en produkt med en dien och en dienofil. Denna mellanprodukt kan sedan genomgå en tandem Diels-Alder-reaktion för att uppnå ett anständigt utbyte med 97% ee.
naturlig produkt synthesisEdit
dynamisk kinetisk upplösning har också tillämpats på den totala syntesen av en mängd olika naturliga produkter. Efter B-upptäckten 2007 använde han en annan enzym-metallkopplad reaktion för att syntetisera den naturliga produkten (R)-Bufuralol.
det viktigaste steget som litteraturen påpekar använder DKR för att omvandla klorhydrin till (S)-acetat med hjälp av ett lipas och en ruteniumkatalysator.
lipas PS-C ”Amano” II har rapporterats i litteraturen vara särskilt enantioselektiv för 1-fenyl-2-kloroetanolmotivet. Enzymet, tillsammans med ruteniumkatalysatorn, möjliggör snabb racemisering av klorhydrinet med en selektiv bindning till (S) isomeren för acetyleringsreaktionen. Här används isopropenylacetat som acyldonator. Produkten uppnås i utmärkt utbyte (96%) och nästan perfekt enantiomer överskott (>99%).
