Automatyczny transfer wodoru
Autotransfer wodoru , znany również jako pożyczanie wodoru , to aktywacja reakcji chemicznej poprzez tymczasowe przeniesienie dwóch atomów wodoru z reagenta na katalizator i powrót tych atomów wodoru z powrotem do półproduktu reakcji , z wytworzeniem produktu końcowego . Istnieją dwie główne klasy reakcji pożyczania wodoru: (a) te, które prowadzą do podstawienia grupy hydroksylowej i (b) te, które skutkują addycją karbonylu. W pierwszym przypadku odwodornienie alkoholu generuje przejściowy związek karbonylowy, który podlega kondensacji, po której następuje powrót wodoru. W tym drugim przypadku po odwodornieniu alkoholu następuje redukcyjne generowanie nukleofilu, co wyzwala dodanie karbonylu. Ponieważ procesy pożyczania wodoru pozwalają uniknąć manipulacji, które w przeciwnym razie byłyby wymagane do dyskretnego utleniania alkoholu i stosowania stechiometrycznych odczynników metaloorganicznych, zazwyczaj wykazują one wysoki poziom ekonomii atomowej i dlatego są postrzegane jako przykłady zielonej chemii .
Historia
Reakcja Guerbeta , opisana w 1899 roku, jest wczesnym przykładem procesu autotransferu wodoru. Reakcja Guerbeta przekształca pierwszorzędowe alkohole w β-alkilowane dimery poprzez odwodornienie alkoholu, a następnie kondensację aldolową i redukcję powstałych enonów. Zastosowanie reakcji Guerbeta do rozwoju procesów etanol-to-butanol wzbudziło zainteresowanie jako metoda produkcji paliw odnawialnych . W 1932 roku, stosując heterogeniczne katalizatory niklowe, Adkins zgłosił pierwsze aminacje alkoholowe, które zachodzą w wyniku aminowania redukującego odwodornienie alkoholu. Homogeniczne katalizatory do aminowania alkoholi na bazie rodu i rutenu zostały opracowane przez Grigga i Watanabe w 1981 r. Pierwsze procesy autotransferu wodoru, które przekształcają pierwszorzędowe alkohole w produkty addycji karbonylu, zostały opisane przez Michael J. Krische w latach 2007-2008 stosując homogeniczne katalizatory irydowe i rutenowe.
Podstawienie hydroksylu
Aminacje alkoholowe należą do najczęściej stosowanych procesów pożyczania wodoru. W reakcjach tego typu po odwodornieniu alkoholu następuje redukcyjne aminowanie powstałego związku karbonylowego. Stanowi to alternatywę dla dwuetapowych procesów obejmujących konwersję alkoholu do halogenku lub estru sulfonianowego, a następnie podstawienie nukleofilowe
Jak pokazano poniżej, aminowanie alkoholem było stosowane przez firmę Pfizer w skali kilogramowej do syntezy zaawansowanych półproduktów farmaceutycznych. Ponadto AstraZeneca zastosowała metanol jako alternatywę dla konwencjonalnych genotoksycznych środków metylujących, takich jak jodek metylu lub siarczan dimetylu . Nitroaromatyki mogą również uczestniczyć jako prekursory amin w pożyczaniu amin alkoholowych typu wodorowego.
Tworzenie wiązania węgiel-węgiel osiągnięto poprzez zapożyczenie typu wodorowego, kondensację aldolową, kondensację Knoevenagela, a także poprzez różne nukleofile węglowe. W związku z reakcją Guerbeta, Donohoe i współpracownicy opracowali enancjoselektywne alkilowanie enolanów typu wodorowego.
Dodatek karbonylu
Jak pokazano na przykładzie allilowania Krischego , odwodornienie reagentów alkoholowych można zrównoważyć redukcją allenów, dienów lub octanu allilu w celu wytworzenia par allilmetal-karbonyl, które łączą się, dając produkty addycji karbonylu. W ten sposób niższe alkohole są bezpośrednio przekształcane w wyższe alkohole w sposób znacznie zmniejszający odpady.
W 2008 roku odkryto zapożyczanie reakcji wodorowych 1,3-enynów z alkoholami do produktów propargilacji karbonylu. Enancjoselektywny wariant tej metody zastosowano ostatnio w całkowitej syntezie leiodermatolidu A.
