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Ligandos de Josiphos

Esquema general para un ligando de Josiphos [1]

Un ligando de Josiphos es un tipo de difosfina quiral que ha sido modificada para que sea específica de sustrato ; Se utilizan ampliamente para la síntesis enantioselectiva . [2] Se utilizan ampliamente en catálisis asimétrica. [3]

Historia

Estructura cristalográfica de rayos X de [(josifos)Ir( bacalao )] + . [1] Código de color: violeta = P, azul = Fe, Ir.

La síntesis enantioselectiva moderna suele aplicar un catalizador homogéneo bien elegido para los pasos clave. Los ligandos de estos catalizadores confieren quiralidad. La familia Josiphos de ligandos privilegiados proporciona rendimientos especialmente altos en síntesis enantioselectiva. [4] [5]

A principios de la década de 1990, Antonio Togni comenzó a estudiar en los Laboratorios Centrales de Investigación de Ciba (ahora Novartis ) [6] ligandos de ferrocenilo previamente conocidos [7] para una reacción aldólica catalizada por Au(I) . [6] El equipo de Togni comenzó a considerar ligandos de difosfina, y el técnico Josi Puleo preparó los primeros ligandos con fosfinas secundarias. El equipo aplicó los productos de Puleo en una síntesis de hidrogenación de enamida catalizada por Ru ; En un éxito espectacular, la reacción tuvo un ee >99 % y una frecuencia de recambio (TOF) de 0,3 s −1 . [6] [7] El mismo ligando resultó útil en la producción de (S)-metolaclor , ingrediente activo del herbicida más común en los Estados Unidos. La síntesis requiere hidrogenación enantioselectiva de una imina ; después de la introducción del catalizador, la reacción avanza con una conversión del 100%, un número de recambio (TON) >7 mil y una frecuencia de recambio >0,5 ms -1 . Este proceso es la aplicación a mayor escala de hidrogenación enantioselectiva, produciendo más de 10 kilotones/año del producto deseado con un 79% ee [2] [1]

Los ligandos de Josiphos también sirven en reacciones no enantioselectivas: una reacción catalizada por Pd de cloruros de arilo y tosilatos de arilvinilo con TON de 20.000 o más, [8] carbonilación catalítica, [9] o acoplamientos de Grignard y Negishi [10] [11] A Una variedad de ligandos de Josiphos están disponibles comercialmente bajo licencia de Solvias. El (RS) y su enantiómero proporcionan mayores rendimientos y enantioselectividades que el diastereómero (R,R). [1]

El andamio de ferroceno ha demostrado ser versátil. [3] [12] [13] [14] [15] Un parámetro estructural que influye en la reactividad es el ángulo de mordida. El ángulo P 1 -MP 2 tiene un valor promedio de 92,7°. [3]

El consenso general para la denominación es abreviar el ligando individual como (R)-(S)-R 2 PF-PR' 2 . El sustituyente en el Cp se escribe delante de la F y la R en el centro quiral después de la F. [2]

Reacciones utilizando ligandos de Josiphos.

A continuación se enumeran algunas reacciones que se logran utilizando complejos de M-Josiphos como catalizador. Otras reacciones donde se pueden usar ligandos de Josiphos son: hidrogenación de enlaces C=N, C=C y C=O , sustitución alílica catalizada , hidrocarboxilación , adición de Michael , alquilación alílica , reacciones de tipo Heck , apertura de anillo de oxabiciclo e isomerización de alilamina . . [ cita necesaria ]

Hidroboración de estireno
Realizada a -78 °C, la reacción anterior tiene ee de hasta 92 % y TOF de 5 a 10 h −1 . [16] El complejo Rh-binap de Hayashi proporciona un mejor rendimiento. [17]
Hidroformilación de estireno
Este esquema de reacción produce hasta un 78% ee del producto (R), pero bajos TON y TOF de 10-210 y 1-14h −1 (respectivamente). [2] [18]
aminación reductora
Arriba está la preparación de (S)-metolaclor . Para obtener buenos rendimientos y una conversión del 100% se necesita disolvente AcOH. [17]
Hidrogenación de metil imina exocíclica.
Este paso clave para sintetizar un inhibidor de la integrasa del VIH , Crixivan , es una de las pocas reacciones de hidrogenación de heteroareno homogéneas conocidas. Los grupos R voluminosos aumentan el rendimiento del catalizador, con 97% ee y TON y TOF de 1k y 8 min −1 , respectivamente. [19] [20]
Síntesis asimétrica de derivados de cromanoilpiridina.
Esta reacción, para un intermedio en la síntesis de un derivado de cromanoilpiridina antihipertensivo y antialopecico , exhibe una alta enantioselectividad, pero baja actividad. [21]

Ligandos de Josiphos modificados

Se han informado muchas variaciones de ligandos de Josiphos. Una familia se prepara a partir de la amina de Ugi .

Una mejora importante con respecto a las síntesis iniciales ha sido el uso de N(CH 3 ) 2 como grupo saliente en lugar de acetato , aunque un disolvente de ácido acético proporciona mejores rendimientos. [6]

Referencias

  1. ^ abcd Blaser, Hans Ulrich; Pugin, Benoît; Spindler, Félix (2021). "Divertirse (y éxito comercial) con Josiphos y ligandos quirales relacionados basados ​​en ferroceno". Helvetica Chimica Acta . 104 . doi :10.1002/hlca.202000192. S2CID  229427019.
  2. ^ abcd Blaser, Hans-Ulrich; Brieden, Walter; Pugin, Benoit; Spindler, Félix; Studer, Martín; Togni, Antonio (2002). "Ligandos de Solvias Josiphos: del descubrimiento a las aplicaciones técnicas". Temas de catálisis . 19 (1): 3–16. doi :10.1023/A:1013832630565.
  3. ^ abc Blaser, Hans-Ulrich; Pugin, Benoît; Spindler, Félix; Mejía, Esteban; Togni, Antonio (6 de abril de 2011). Zhou, Qi-Lin (ed.). Ligandos de Josiphos: del descubrimiento a las aplicaciones técnicas (1 ed.). Wiley. págs. 93-136. doi :10.1002/9783527635207.ch3. ISBN 978-3-527-32704-1.
  4. ^ Spessard, Gary O.; Miessler, Gary L. (2010). Química organometálica (2 ed.). Nueva York: Oxford University Press. págs. 378–379. ISBN 978-0-19-533099-1.
  5. ^ Elschenbroich, Christopher (2006). Organometálicos: tercera edición. págs.518-519
  6. ^ abcd Togni, Antonio (27 de marzo de 1996). "Desarrollo de nuevos ligandos quirales de ferrocenilo para catálisis asimétrica: una cuenta personal". CHIMIA . 50 (3): 86. doi : 10.2533/chimia.1996.86 . ISSN  2673-2424.
  7. ^ ab Ito, Yoshihiko.; Sawamura, Masaya.; Hayashi, Tamio. (octubre de 1986). "Reacción catalítica aldólica asimétrica: reacción de aldehídos con isocianoacetato catalizada por un complejo quiral de ferrocenilfosfina-oro (I)". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 108 (20): 6405–6406. doi :10.1021/ja00280a056. ISSN  0002-7863.
  8. ^ Littke, Adam F.; Fu, Gregory C. (15 de noviembre de 2002). "Reacciones de acoplamiento de cloruros de arilo catalizadas por paladio". Edición internacional Angewandte Chemie . 41 (22): 4176–4211. doi :10.1002/1521-3773(20021115)41:22<4176::AID-ANIE4176>3.0.CO;2-U. PMID  12434342.
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