En química, la hidrogenación de dobles enlaces carbono-nitrógeno es la adición de elementos de dihidrógeno (H 2 ) a través de un doble enlace carbono-nitrógeno, formando aminas o derivados de amina. [1] Aunque se han desarrollado una variedad de métodos generales para la hidrogenación enantioselectiva de cetonas, [2] los métodos para la hidrogenación de dobles enlaces carbono-nitrógeno son menos generales. La hidrogenación de iminas se complica tanto por la isomerización sin / anti como por la tautomerización a enaminas, que pueden hidrogenarse con baja enantioselectividad en presencia de un catalizador quiral. [3] Además, el sustituyente unido al nitrógeno afecta tanto a la reactividad como a las propiedades espaciales de la imina, lo que complica el desarrollo de un sistema catalizador general para la hidrogenación de imina. A pesar de estos desafíos, se han desarrollado métodos que abordan clases de sustratos particulares, como N -arilo, N -alquilo e iminas endocíclicas.
Si el complejo es quiral y no racémico y el sustrato es proquiral, puede resultar un exceso de un único enantiómero de un producto quiral. [4]
El hidrógeno para la reducción del doble enlace C=N puede proporcionarse mediante gas hidrógeno (H 2 ) o transferirse desde fuentes de H 2 , como alcoholes y ácido fórmico. El proceso suele estar catalizado por complejos de metales de transición . Para reacciones catalizadas por metales, la transferencia de H 2 a la imina puede realizarse mediante mecanismos de esfera interna o externa.
Relevantes para el mecanismo de la esfera interna son los dos modos mediante los cuales las iminas pueden coordinarse, como π o como ligando donante σ. Las pi-iminas también son susceptibles de convertirse en ligandos de iminio tras la N-protonación. El modo de unión de la imina no está claro, tanto η 1 (tipo σ) como η 2 (tipo π). El último paso del mecanismo es la liberación de la amina. [5] En algunas hidrogenaciones catalizadas por iridio, se cree que el mecanismo se produce a través de una especie de monohidruro. El estado de oxidación del iridio es siempre +3. Ejemplos: [6] [7] [8] [9] [10] [11]
Los complejos de rutenio (II) de ligandos de amina son conocidos por participar en el mecanismo de esfera externa, durante el cual el sustrato imina/iminio no se une directamente al centro metálico. En cambio, el sustrato recibe los elementos de H 2 mediante interacción con los sitios Ru-H y NH. [12] [13] Este proceso es utilizado por el catalizador Shvo y muchos complejos de amina de rutenio. Uno de esos complejos es el catalizador de Baratta RuCl 2 (PPh 3 ) 2 (ampy) (ampy = 2- picolilamina ) para la hidrogenación por transferencia . [14]
Debido a que los sustituyentes unidos al nitrógeno de la imina ejercen una profunda influencia sobre la reactividad, existen pocos sistemas catalíticos generales para la hidrogenación enantioselectiva de iminas y derivados de imina. Sin embargo, se han desarrollado sistemas catalíticos que catalizan la hidrogenación de clases particulares de iminas con alta enantioselectividad y rendimiento. Esta sección describe algunos de estos sistemas y está organizada según el patrón de sustitución de la imina.
Las α-carboxiiminas son precursores atractivos de los α-aminoácidos. La reducción organocatalítica de estos sustratos es posible utilizando un éster de Hantzsch y un catalizador de ácido fosfórico quiral. [15]
La hidrogenación de iminas proporciona una ruta práctica para obtener aminas quirales. [16] El metolaclor es el ingrediente activo del herbicida ampliamente utilizado Dual Magnum. Un paso clave en su producción industrial implica la reducción enantioselectiva de una N -aril imina. Esta reducción se logra con un número de recambio extremadamente alto (aunque con una enantioselectividad moderada) mediante el uso de un sistema catalítico especializado que consiste en [Ir(COD)Cl] 2 , ligando de Josiphos 3 modificado y aditivos de ácido y yoduro. [17]
Las iminas se pueden reducir enantioselectivamente usando cantidades estequiométricas de hidruros metálicos quirales. [18] Estos métodos tienen la ventaja de que son fáciles de implementar. La reducción con hidrosilanos es una segunda alternativa a la hidrogenación catalizada por metales de transición. [19]