Catálisis ácida de Lewis

Los catalizadores ácidos de Lewis comunes se basan en metales del grupo principal, como aluminio, boro, silicio y estaño, así como en muchos metales del bloque d temprano (titanio, circonio) y tardío (hierro, cobre, zinc).

Los primeros desarrollos en los reactivos ácidos de Lewis se centraron en compuestos fácilmente disponibles como TiCl4, BF3, SnCl4 y AlCl3.

Solo bajo la catálisis con ácido de Lewis, estas reacciones ocurren bajo condiciones sintéticamente útiles.

El catalizador ácido de Lewis desempeña un papel en la estereoselectividad cuando el aldehído puede quelarse sobre el centro metálico y formar un intermedio cíclico rígido.

El resultado estereoquímico es entonces consistente con la aproximación del nucleófilo anti al sustituyente más voluminoso en el anillo.

El aumento en la velocidad es a menudo dramático, y la regioselectividad hacia productos orto o similares a menudo se mejora, como se muestra en la reacción entre el isopreno y el acrilato de metilo.

[16]​ No obstante, los estados de transición cíclica se invocan con frecuencia para interpretar la diastereoselectividad.

La acilación basada en nitrilo es particularmente útil porque permite la ortoacilación directa de la anilina sin proteger el grupo amina.

[29]​ La catálisis asimétrica por los ácidos de Lewis se basa en catalizadores con ligandos quirales coordinados al centro del metal.

Los andamios "privilegiados" comparten algunas características comunes, incluida la estabilidad química y la relativa facilidad de elaboración.

Algunos andamios "privilegiados", según lo identificado por Jacobsen[30]​ y Zhou,[31]​ se presentan a continuación.

El impacto de la denticidad del ligando y la geometría intermedia activa en el resultado estereoquímico se ha revisado exhaustivamente.

El resultado estereoquímico es consistente con un intermediario plano cuadrado retorcido que se propuso basándose en las estructuras de cristal relacionadas.

[33]​[34]​ El sustituyente en la posición 4 de la oxazolina bloquea una cara enantiotópica del sustrato, lo que lleva a la enantioselectividad.

Un estudio que utilizó (benciloxi) acetaldehído como electrófilo mostró que el resultado estereoquímico es consistente con la unión de oxígeno carbonilo ecuatorial y la unión de oxígeno del éter axialmente.

Por lo tanto, el grupo fenilo ecuatorial en el fósforo obstruye la cara Si, lo que resulta en una excelente enantioselectividad.

[50]​ Hasta la fecha, sin embargo, ningún modelo para los factores cruciales que gobiernan la estereoinducción dirigida por BINOL ha sido generalmente aceptado.

La primera reacción de Diels-Alder catalizada por ácido de Lewis
Dos modos comunes de catálisis del ácido de Lewis en reacciones con mecanismos polares.
(Izquierda) La sustitución del acetal promovido por el ácido de Lewis puede realizarse a través del mecanismo S N 1 o S N 2. (Derecha) Sistema modelo de Dinamarca para el mecanismo de sustitución de acetal. Si el mecanismo S N 1 es operativo para la sustitución de acetal, las dos reacciones que se muestran aquí deben proceder a través del mismo ion oxocarbenio y dar resultados estereoquímicos similares. Los resultados indican que el mecanismo varía según el ácido de Lewis y el grupo R.
Modelo de estado de transición abierta para la reacción de Sakurai
Control quelante sobre las reacciones de Mukaiyama y Sakurai. Png
Control quelante sobre las reacciones de Mukaiyama y Sakurai. Png
Las geometrías del estado de transición de la reacción de Diels-Alder en condiciones térmicas (izquierda) y catalizadas BF 3 (derecha). Se muestran las longitudes de los enlaces de formación (en angstroms), lo que indica un estado de transición más asíncrono para la reacción catalizada.
Regioselectividad de una reacción de Diels-Alder con y sin catálisis de AlCl 3
Regioselectividad de una reacción de Diels-Alder con y sin catálisis de AlCl 3
Ene selectividad de reacción por volumen estérico.
Ene selectividad de reacción por volumen estérico.
Resultado estereoquímico divergente de la reacción eno entre (E) -2-buteno y glioxilato de metilo.
Resultado estereoquímico divergente de la reacción eno entre (E) -2-buteno y glioxilato de metilo.
Ácido de Lewis catalizado por adición de carbonilo en síntesis de productos naturales.
Ácido de Lewis catalizado por adición de carbonilo en síntesis de productos naturales.
Ácido de Lewis catalizado por adición de carbonilo en síntesis de productos naturales.
Ácido de Lewis catalizado por adición de carbonilo en síntesis de productos naturales.
Reacción de sugasawa
Reacción de sugasawa
Estructura genérica de los ligandos BOX (izquierda) y PyBOX (derecha).
Caja estereoquímica modelo.
Caja estereoquímica modelo.
Modelo estereoquímico PyBox
Modelo estereoquímico PyBox
Izquierda: Estructura de (R) -BINAP. Derecha: estructura de un complejo de rutenio (R) -BINAP, que resalta los sitios de coordinación ecuatorial (púrpura) y axial (verde), y los grupos fenilo ecuatoriales y axiales que imponen el entorno asimétrico para los ligandos entrantes.
Una reacción asimétrica de Diels-Alder catalizada con paladio BINAP. En el modelo para el intermedio de reacción, los anillos binaftilo se omiten para mayor claridad.
Izquierda: (R) -BINOL. Centro: catalizador de aluminio basado en BINOL sustituido con 3,3'-disililo voluminoso. Derecha: catalizador de circonio basado en BINOL sustituido en las posiciones 6 y 6 'por un grupo trifluorometilo que extrae electrones.
TADDOL stereomodel de Seebach
TADDOL stereomodel de Seebach
Catálisis del ácido de Lewis asimétrico en síntesis de productos naturales.
Catálisis del ácido de Lewis asimétrico en síntesis de productos naturales.