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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 del 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 llevan a cabo 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 , descrita en 1971 por varios equipos de investigación, es un ejemplo temprano de una reacción catalítica enantioselectiva en química orgánica. [10] Su alcance se ha modificado y ampliado mediante el desarrollo de reacciones relacionadas, incluidas la adición de Michael , la reacción aldólica asimétrica y la reacción de Mannich . Esta reacción también se ha utilizado para realizar anulaciones asimétricas de Robinson . El esquema general de esta reacción es el siguiente:

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

Este ejemplo ilustra una aldolización 6-enolendo asimétrica catalizada por prolina . El carácter zwitteriónico y el enlace de hidrógeno de la prolina en el estado de transición determinan el resultado de la reacción. [11] [12] [13] [14] Durante la reacción se forma una enamina 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-oxiaminación, [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 la prolina, [30] incluyendo 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 las CBS-oxazaborolidinas . [34]

Como ilustración de una aldolización intramolecular enolexo, el dicarbonilo (diales, dicetonas) se puede convertir en productos antialdólicos con una carga de catalizador de L-prolina del 10 %. [35] [36]

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

Un ejemplo destacado de catálisis de prolina es la adición de acetona o hidroxiacetona a un conjunto diverso de aldehídos catalizada por una carga de catalizador de prolina del 20-30% con alta enantioselectividad (>99%) que produce productos de diol. [37] Como lo refinaron 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 aldólicas catalizadas por prolina se producen a través de un estado de transición de enamina de seis miembros según el modelo de Zimmerman-Traxler. La adición de 20-30 mol% de prolina a acetona o hidroxiacetona cataliza su adición a un conjunto diverso de aldehídos con alta enantioselectividad (>99%) produciendo productos de diol. [39] [40] [41] La prolina y los derivados de prolina se han implementado como organocatalizadores para promover reacciones de condensación asimétrica. A continuación se modela un ejemplo de una reacción de este tipo que se produce 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 la silla controla, en parte, si se forma el producto enolexo o enolendo.
El estado de transición de la silla controla, en parte, si se forma el producto enolexo o enolendo.

Referencias

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