Stereoselectivity with a twist — ABC Chemicals


Поскольку стратегии для создания стереоопределенных структур идут, взятие легкодоступных киральных строительных блоков и встраивание их в новые молекулы по существу идеально. К сожалению, асимметричный катализ не может таким же образом использовать естественные источники вручения. Помимо хинных алкалоидов и нескольких аминокислот, мы обычно полагаемся на синтетические хиральные лиганды или катализаторы для контроля стереохимического результата реакций, которые часто генерируются с использованием дорогостоящих, длительных и часто неэффективных процессов.

Michinori Suginome и его команда из Университета Киото, Япония, разработали увлекательную стратегию использования лимонена — легко доступного бесцветного хирального углеводорода, извлекаемого из кожуры цитрусовых — для контроля стереохимического результата каталитических реакций. Но вместо того, чтобы использовать его в качестве лиганда, он используется в качестве растворителя. Затем хиральность передается через спиральный макромолекулярный «помощник» для обеспечения стереоселективности в реакциях, катализируемых палладием.

Хотя это не первый отчет об использовании хиральных растворителей для стимулирования энантиоселективных реакций, прецедент очень ограничен, а селективность, как правило, низкая. Такие реакции часто требуют определенной функциональности в молекулах растворителя, предотвращая использование легко доступных и встречающихся в природе хиральных углеводородных растворителей, таких как лимонен, пинен и тому подобное. Тем не менее, команда применила новую технику к трем различным асимметричным реакциям с превосходным стереоконтролем, что особенно впечатляет, учитывая стереохимическую простоту лимонена.

Stereoselectivity with a twist - ABC Chemicals

Рисунок 1 — Хиральный растворитель лимонен заставляет ахиральный полимер селективно образовывать одноручные спирали. Это создает хиральную среду для катализа реакций, опосредованных металлом.

Неудивительно, что лимонен не передает контроль, создавая определенную хиральную среду в металлическом центре, как это сделал бы традиционный лиганд. Скорее, растворитель индуцирует ахиральную макромолекулу, чтобы избирательно образовывать спираль одной руки. В свою очередь, спираль усиливает стереохимическое влияние растворителя, так что он эффективно контролирует результат реакции. Команда основывалась на знании того, что поли (хиноксалин-2,3-диил) s (рисунок 1) используют одноручные спирали, когда они имеют хиральные боковые цепи, но направление спиральной индукции можно изменить, изменив (ахиральное) растворитель. Развивая эту идею, команда сформировала гомохиральные спирали из полимеров с ахиральными боковыми цепями, растворив их в энантиомерно обогащенном лимонене в качестве растворителя. Интересно, что растворитель даже не должен быть энантиомерно чистым, энантиомерного избытка 65% достаточно для того, чтобы вызвать полностью селективное образование спирали.

Получив случайные сополимеры, содержащие ахиральные боковые цепи и фосфиновые лиганды, исследователи впервые показали, что с использованием тетрагидрофурана (ТГФ) в качестве растворителя эти макромолекулярные лиганды позволяют реакции сочетания образовывать рацемический бинаптил (рисунок 2). Изменение растворителя на (р) -лимонен: ТГФ (95: 5) дает тот же продукт с энантиомерным избытком 98% и выходом 66%, причем противоположный энантиомер синтезируется простым переключением на (S) -Limonene; намного проще, чем получить доступ к обоим энантиомерам сложного хирального лиганда. Контрольные реакции показали, что фосфиновая боковая цепь необходима для протекания реакции и что спиральная макромолекула имеет решающее значение для асимметричной индукции, подтверждая предположение, что растворитель не влияет непосредственно на стереохимическую среду в центре металла. Как только спираль образуется в хиральном растворителе, ее также можно выделить осаждением метанолом. Затем он может опосредовать реакцию в ахиральном растворителе, чтобы получить продукт с разумным энантиомерным избытком, демонстрируя память о винтовом смысле.

Stereoselectivity with a twist - ABC Chemicals

Рисунок 2 — Полимерный катализатор может избирательно включать перекрестные связи, а также другие асимметричные реакции

Хотя это только первый шаг, эта демонстрация контроля энантиоселективности каталитической реакции с использованием естественного избытка хирального растворителя потенциально может изменить ситуацию, особенно в связи с тем, что химия должна адаптироваться и отказаться от ископаемого топлива как основного источника сырья и значительно увеличить экологическая эффективность нашей отрасли. Распространение этой стратегии на другие каталитические реакции, вероятно, будет сложной задачей, при этом главным соображением является стереохимическая целостность спирали при более высоких температурах. Тем не менее, Сугином и его коллеги также демонстрируют асимметричное силиборативное расщепление С-С-связи с использованием очень похожего катализатора, который дает продукт с выходом 89%, несмотря на время реакции 48 часов при 50–60 ° C. Возможно, еще есть место для оптимизма!







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *