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Organocatálisis de prolina

La organocatálisis de prolina es el uso de prolina como organocatalizador en química orgánica . Este tema se considera a menudo el punto de partida para el área de la organocatálisis, aunque los primeros descubrimientos no fueron apreciados. [1] Las modificaciones, como el catalizador de MacMillan y los catalizadores de Jorgensen, se realizan con un excelente estereocontrol. [2] : 5574  [3]

La catálisis de prolina fue informada inicialmente por grupos de Schering AG y Hoffmann-La Roche . [1] [4] [5] [6] La estructura quiral de la prolina permite la síntesis enantioselectiva , favoreciendo un enantiómero o diastereómero particular . [2] : 5574  [1] [7] [8] [9] : 47 

Reacciones

La reacción de Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert , informada en 1971 por varios equipos de investigación, es un ejemplo temprano de reacción catalítica enantioselectiva en química orgánica. [10] Su alcance se ha modificado y ampliado mediante el desarrollo de reacciones relacionadas, incluida la adición de Michael , la reacción aldólica asimétrica y la reacción de Mannich . Esta reacción también se ha utilizado para realizar anulaciones de Robinson asimétricas . El esquema general de esta reacción es el siguiente:

Una reacción aldólica intramolecular enantioselectiva.
Una reacción aldólica intramolecular enantioselectiva.

Este ejemplo ilustra una aldolización asimétrica de 6-enolendo catalizada por prolina . El carácter zwitteriónico y el enlace H de la prolina en el estado de transición determinan el resultado de la reacción. [11] [12] [13] [14] Se forma una enamina durante la reacción y solo una molécula de prolina participa en la formación del estado de transición. [15]

La síntesis asimétrica de la cetona de Wieland-Miescher también se basa en la prolina. [16] Las reacciones adicionales incluyen reacciones aldólicas , [17] [18] [19] [20] reacción de Mannich , [21] [22] [23] reacción de Michael , [24] [25] aminación, [22] α-oxiamina , [26] [27] y α-halogenación. [28] [29]

Las modificaciones en la estructura básica de la prolina mejoraron la enantioselectividad y regioselectividad de la catálisis. [28] [29] Estos auxiliares y catalizadores derivados de prolina, [30] incluida la reacción de hidrazona de Enders y la reducción de Corey-Itsuno , han sido revisados, [31] [32] al igual que los catalizadores de iminio de MacMillan , [33] los catalizadores de Miller, [33] y CBS-oxazaborolidinas . [34]

Ilustrando una aldolización intramolecular enolexo, los dicarbonilo (diales, dicetonas) se pueden convertir en productos anti-aldol con una carga de catalizador de L-prolina al 10%. [35] [36]

Aldolización intramolecular de un dialdehído a través de un intermediario enamina.
Aldolización intramolecular de un dialdehído a través de un intermediario enamina.

Un ejemplo destacado de catálisis de prolina es la adición de acetona o hidroxiacetona a un conjunto diverso de aldehídos catalizados por una carga de catalizador de prolina del 20 al 30 % con una enantioselectividad alta (>99 %) que produce productos diol. [37] Según lo refinado por List y Notz, la reacción antes mencionada produce productos de diol de la siguiente manera: [38]

Reacción aldólica asimétrica catalizada por prolina
Reacción aldólica asimétrica catalizada por prolina

Consideraciones mecanicistas

Las adiciones de aldol catalizadas por prolina se realizan a través de un estado de transición de enamina de seis miembros según el modelo de Zimmerman-Traxler. La adición de 20-30% en moles de prolina a acetona o hidroxiacetona cataliza su adición a un conjunto diverso de aldehídos con enantioselectividad alta (>99%), produciendo productos diol. [39] [40] [41] La prolina y los derivados de prolina se han implementado como organocatalizadores para promover reacciones de condensación asimétricas. A continuación se modela un ejemplo de una reacción de este tipo que transcurre a través de un estado de transición de seis miembros.

Un estado de transición de seis miembros en catálisis asimétrica de prolina.
Un estado de transición de seis miembros en catálisis asimétrica de prolina.

Las reacciones de aldolización intramolecular catalizadas por prolina también pasan por estados de transición de seis miembros. Estos estados de transición pueden permitir la formación del producto enolexo o enolendo. [42]

El estado de transición de silla controla, en parte, si se forma el producto enolexo o enolendo.
El estado de transición de silla controla, en parte, si se forma el producto enolexo o enolendo.

Referencias

  1. ^ abc Gaunt, MJ; Johansson, CCC; McNally, A.; Vo, Nuevo Testamento (2007). "Organocatálisis enantioselectiva". Descubrimiento de fármacos hoy . 12 (1–2): 8–27. doi :10.1016/j.drudis.2006.11.004. PMID  17198969.
  2. ^ Lista ab , B. (2002). "Reacciones asimétricas catalizadas por prolina". Tetraedro . 58 (28): 5573–5590. doi :10.1016/S0040-4020(02)00516-1.
  3. ^ Wang, Z. (2009). En "Reactivos y reacciones integrales de nombres orgánicos", página 1306, John Wiley & Sons . ISBN 0-471-70450-4 , ISBN 978-0-471-70450-8  
  4. ^ Hajos, ZG y Parrish, DR (1971) Patente alemana DE 2102623
  5. ^ Eder, U.; Sauer, G.; Wiechert, R. (1971). "Nuevo tipo de ciclación asimétrica a estructuras parciales de CD de esteroides ópticamente activas". Angewandte Chemie Edición Internacional en inglés . 10 (7): 496–497. doi :10.1002/anie.197104961.
  6. ^ Hajos, ZG; Parrish, República Dominicana (1974). "Síntesis y conversión de 2-metil-2-(3-oxobutil)-1,3-ciclopentanodiona a los cetoles racémicos isoméricos del \3.2.1]biciclooctano y de la serie del perhidroindano". La Revista de Química Orgánica . 39 (12): 1612. doi :10.1021/jo00925a002.
  7. ^ Dalko, P.; Moisan, L. (2001). "Organocatálisis enantioselectiva". Edición internacional Angewandte Chemie . 40 (20): 3726–3748. doi :10.1002/1521-3773(20011015)40:20<3726::AID-ANIE3726>3.0.CO;2-D. PMID  11668532.
  8. ^ Berkessel, A., Groeger, H. (2005). "Organocatálisis asimétrica". Wiley-VCH ISBN 3-527-30517-3 
  9. ^ Dalko, PI (editor) (2007). "Organocatálisis enantioselectiva: reacciones y procedimientos experimentales". John Wiley e hijos . ISBN 978-3-527-31522-2 
  10. ^ Wang, Zerong (2009). Nombre completo de reacciones y reactivos orgánicos . Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley. ISBN 978-0-470-63885-9.
  11. ^ Hajos, ZG; Parrish, República Dominicana (1974). "Síntesis asimétrica de intermedios bicíclicos de la química de productos naturales". La Revista de Química Orgánica . 39 (12): 1615-1621. doi :10.1021/jo00925a003.
  12. ^ Clemente, FR; Houk, KN (2004). "Evidencia computacional del mecanismo enamina de reacciones aldólicas intramoleculares catalizadas por prolina". Angewandte Chemie . 116 (43): 5890. Código bibliográfico : 2004AngCh.116.5890C. doi : 10.1002/ange.200460916.
  13. ^ Lista, B.; Hoang, L.; Martín, HJ (2004). "Artículo especial de catálisis asimétrica, parte II: nuevos estudios mecanicistas sobre la reacción aldólica catalizada por prolina". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 101 (16): 5839–5842. Código Bib : 2004PNAS..101.5839L. doi : 10.1073/pnas.0307979101 . PMC 395996 . PMID  15073330. 
  14. ^ Rankin, KN; Gauld, JW; Boyd, RJ (2002). "Estudio funcional de densidad de la reacción aldólica directa catalizada por prolina". La Revista de Química Física A. 106 (20): 5155. Código bibliográfico : 2002JPCA..106.5155R. doi :10.1021/jp020079p.
  15. ^ Hoang, L.; Bahmanyar, S.; Houk, KN; Lista, B. (2003). "Evidencia cinética y estereoquímica de la participación de una sola molécula de prolina en los estados de transición de reacciones aldólicas intra e intermoleculares catalizadas por prolina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 125 (1): 16-17. doi :10.1021/ja028634o. PMID  12515489.
  16. ^ Woodward, RB; Logusch, E.; Nambiar, KP; Sakan, K.; Ward, DE; Au-Yeung, BW; Balaram, P.; Browne, LJ; Tarjeta, PJ; Chen, CH (1981). "Síntesis total asimétrica de eritromcina. 1. Síntesis de una eritronólida, un derivado secoácido mediante inducción asimétrica". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 103 (11): 3210. doi : 10.1021/ja00401a049.
  17. ^ Northrup, AB; MacMillan, DWC (2002). "La primera reacción cruzada-aldólica directa y enantioselectiva de aldehídos" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (24): 6798–6799. doi :10.1021/ja0262378. PMID  12059180.
  18. ^ Notz, W.; Lista, B. (2000). "Síntesis catalítica asimétrica de anti-1,2-dioles". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 122 (30): 7386. doi : 10.1021/ja001460v.
  19. ^ Lista, B.; Pojarliev, P.; Castelló, C. (2001). "Reacciones aldólicas asimétricas catalizadas por prolina entre cetonas y aldehídos α-no sustituidos". Cartas Orgánicas . 3 (4): 573–575. doi :10.1021/ol006976y. PMID  11178828.
  20. ^ Lista, B.; Lerner, RA; Barbas 3º, CF (2000). "Reacciones aldólicas asimétricas directas catalizadas por prolina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 122 (10): 2395. doi : 10.1021/ja994280y.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  21. ^ Córdova, A.; Watanabe, S.; Tanaka, F.; Notz, W.; Barbas 3º, CF (2002). "Una ruta altamente enantioselectiva hacia cualquiera de los enantiómeros de derivados de aminoácidos alfa y beta". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (9): 1866–1867. doi :10.1021/ja017833p. PMID  11866595.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  22. ^ ab Lista, B.; Pojarliev, P.; Facturador, WT; Martín, HJ (2002). "La reacción de Mannich de tres componentes asimétrica directa catalizada por prolina: alcance, optimización y aplicación a la síntesis altamente enantioselectiva de 1,2-aminoalcoholes". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 124 (5): 827–833. doi :10.1021/ja0174231. PMID  11817958.
  23. ^ Marqués, MMB (2006). "Reacción catalítica enantioselectiva de Mannich cruzada de aldehídos". Edición internacional Angewandte Chemie . 45 (3): 348–352. doi :10.1002/anie.200502630. PMID  16342308.
  24. ^ Lista, B.; Pojarliev, P.; Martín, HJ (2001). "Adiciones eficientes de Michael catalizadas por prolina de cetonas no modificadas a nitro olefinas". Cartas Orgánicas . 3 (16): 2423–2425. doi :10.1021/ol015799d. PMID  11483025.
  25. ^ Lista, B.; Castelló, C. (2001). "Una nueva reacción de tres componentes catalizada por prolina de cetonas, aldehídos y ácido de Meldrum". Synlett . 2001 (11): 1687. doi :10.1055/s-2001-18095.
  26. ^ Zhong, G. (2003). "Una ruta fácil y rápida hacia 1,2-dioles altamente enantiopuros mediante una nueva aminoxilación catalítica asimétrica de aldehídos". Edición internacional Angewandte Chemie . 42 (35): 4247–4250. doi :10.1002/anie.200352097. PMID  14502748.
  27. ^ Marrón, SP; Brochu, diputado; Sinz, CJ; MacMillan, DWC (2003). "La α-oxidación organocatalítica directa y enantioselectiva de aldehídos" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 125 (36): 10808–10809. doi :10.1021/ja037096s. PMID  12952459.
  28. ^ ab Brochu, diputado; Marrón, SP; MacMillan, DWC (2004). "α-cloración organocatalítica directa y enantioselectiva de aldehídos" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 126 (13): 4108–4109. doi :10.1021/ja049562z. PMID  15053591.
  29. ^ ab Franzén, J.; Marigo, M.; Fielenbach, D.; Wabnitz, TC; Kjaersgaard, KA; Jørgensen, KA (2005). "Un organocatalizador general para la funcionalización α directa de aldehídos: reacciones estereoselectivas de formación de enlaces C-C, C-N, C-F, C-Br y C-S. Alcance y conocimientos mecanicistas". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 127 (51): 18296–18304. doi :10.1021/ja056120u. PMID  16366584.
  30. ^ Cobb, AJA; Shaw, DM; Longbottom, DA; Oro, JB; Ley, SV (2005). "Organocatálisis con derivados de prolina: catalizadores mejorados para las reacciones asimétricas de Mannich, nitro-Michael y aldol". Química Orgánica y Biomolecular . 3 (1): 84–96. doi :10.1039/b414742a. PMID  15602602.
  31. ^ Trabajo, A.; Janeck, CF; Traicionar, W.; Peters, R.; Enders, D. (2002). "La metodología SAMP-/RAMP-hidrazona en síntesis asimétrica". Tetraedro . 58 (12): 2253. doi :10.1016/S0040-4020(02)00080-7.
  32. ^ Corey, EJ; Helal, CJ (1998). "Reducción de compuestos carbonílicos con catalizadores quirales de oxazaborolidina: un nuevo paradigma para la catálisis enantioselectiva y un nuevo y potente método sintético". Edición internacional Angewandte Chemie . 37 (15): 1986-2012. doi :10.1002/(SICI)1521-3773(19980817)37:15<1986::AID-ANIE1986>3.0.CO;2-Z. PMID  29711061.
  33. ^ ab Jarvo, ER; Molinero, SJ (2002). "Aminoácidos y péptidos como organocatalizadores asimétricos". Tetraedro . 58 (13): 2481. doi :10.1016/S0040-4020(02)00122-9.
  34. ^ Stemmler, R. (2007). "CBS Oxazaborolidinas: catalizadores versátiles para síntesis asimétrica". Synlett . 2007 (6): 0997–0998. doi : 10.1055/s-2007-973876 .
  35. ^ Pidathala, Chandarakala; Hoang, Linh; Vignola, Nicola; Lista, Benjamín (2003). "Aldolización enolexo asimétrica catalítica directa". Edición internacional Angewandte Chemie . 42 (24): 2785–2788. doi :10.1002/anie.200351266. PMID  12820268.
  36. ^ Mukherjee, Santanu; Yang, Jung; Hoffmann, Sebastián; Lista, Benjamín (2007). "Catálisis de enamina asimétrica". Química. Rdo . 107 (12): 5471–5569. doi :10.1021/cr0684016. PMID  18072803.
  37. ^ García, Jesús; Oiarbide, Mikel; Palomo, Claudio (15 de julio de 2005). "Progreso actual en la reacción de adición de aldol asimétrica". Química. Soc. Rdo . 33 (2): 65–75. doi :10.1039/b202901d. PMID  14767502.
  38. ^ Notz, W; Lista, B. (2000). "Reacciones aldólicas asimétricas directas catalizadas por prolina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 122 (10): 2395. doi : 10.1021/ja994280y.
  39. ^ García, Jesús; Oiarbide, Mikel; Palomo, Claudio (15 de julio de 2005). "Progreso actual en la reacción de adición de aldol asimétrica". Química. Soc. Rdo . 33 (2): 65–75. doi :10.1039/b202901d. PMID  14767502.
  40. ^ Notz, W; Lista, B. (2000). "Reacciones aldólicas asimétricas directas catalizadas por prolina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 122 (10): 2395. doi : 10.1021/ja994280y.
  41. ^ Sakthivel, K.; Notz, W; Bui, T; Barbas, C (2000). "Reacciones aldólicas asimétricas directas catalizadas por aminoácidos: un enfoque bioorgánico para reacciones catalíticas asimétricas de formación de enlaces carbono-carbono". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 122 (22): 5260–5267. doi :10.1021/ja010037z. PMID  11457388.
  42. ^ García, Jesús; Oiarbide, Mikel; Palomo, Claudio (15 de julio de 2005). "Progreso actual en la reacción de adición de aldol asimétrica". Química. Soc. Rdo . 33 (2): 65–75. doi :10.1039/b202901d. PMID  14767502.