Ligand bisoksazoliny
W chemii ligandy bis (oksazolinowe) (często w skrócie ligandy BOX ) to klasa uprzywilejowanych chiralnych ligandów zawierających dwa pierścienie oksazolinowe . Są one zazwyczaj C2 - symetryczne i występują w wielu różnych formach; przy czym struktury oparte na CH2 odpowiednio lub pirydynowych są szczególnie powszechne (często uogólnione BOX i PyBOX ) . Kompleksy koordynacyjne ligandów bis(oksazolinowych) są wykorzystywane w katalizie asymetrycznej . Ligandy te są przykładami C2 - symetrycznych .
Synteza
Synteza pierścieni oksazolinowych jest dobrze ugruntowana i na ogół przebiega poprzez cyklizację 2-aminoalkoholu z dowolną liczbą odpowiednich grup funkcyjnych. W przypadku bis(oksazolin) syntezę najdogodniej prowadzi się stosując dwufunkcyjne materiały wyjściowe; ponieważ pozwala to na jednoczesne wyprodukowanie obu pierścieni. Spośród odpowiednich materiałów najczęściej dostępne są związki dikarboksylowe lub dinitrylowe , a zatem większość ligandów bis(oksazolinowych) jest wytwarzana z tych materiałów.
Część sukcesu motywów BOX i PyBOX polega na ich wygodnej jednoetapowej syntezie z malononitrylu i kwasu dipikolinowego , które są dostępne w handlu po niskich kosztach. Chiralność jest wprowadzana z aminoalkoholami, ponieważ są one przygotowywane z aminokwasów , a zatem są chiralne (np. walinol ).
Zastosowania katalityczne
Ogólnie rzecz biorąc, dla ligandów BOX z mostkami metylenowymi wynik stereochemiczny jest zgodny ze skręconym kwadratowym płaskim półproduktem, który zaproponowano na podstawie powiązanych struktur krystalicznych. Podstawnik w pozycji 4 oksazoliny blokuje jedną enancjotopową stronę substratu, co prowadzi do enancjoselektywności. Zostało to zademonstrowane w następującej aldolowego , ale ma zastosowanie do wielu różnych reakcji, takich jak reakcje typu Mannicha , reakcja enowa , addycja Michaela , cyklizacja Nazarowa i reakcja hetero-Dielsa-Aldera .
Z drugiej strony dwupunktowe wiązanie na kwasie Lewisa niosącym południkowo trójkleszczowy ligand PyBOX skutkowałoby kwadratowym kompleksem piramidalnym . Badanie z użyciem (benzyloksy) aldehydu octowego jako elektrofilu wykazało, że wynik stereochemiczny jest zgodny z wiązaniem tlenu karbonylowego równikowo i osiowo wiązaniem tlenu eterowego.
Kompleksy metali zawierające ligandy bis(oksazolinowe) są skuteczne w szerokim zakresie asymetrycznych przemian katalitycznych i były przedmiotem licznych przeglądów literatury. Neutralny charakter bis(oksazolin) sprawia, że dobrze nadają się do stosowania z metalami szlachetnymi , przy czym szczególnie powszechne są kompleksy miedzi. Ich najważniejsze i powszechnie stosowane zastosowania to reakcje tworzenia wiązań węgiel-węgiel.
Reakcje tworzenia wiązań węgiel-węgiel
Stwierdzono, że ligandy bis (oksazoliny) są skuteczne w szeregu asymetrycznych reakcji cykloaddycji , zaczęło się to od pierwszego zastosowania ligandów BOX w cyklopropanacjach karbenoidów i zostało rozszerzone o reakcje cykloaddycji 1,3-dipolarnej i Dielsa-Aldera . Stwierdzono również, że ligandy bisoksazolinowe są skuteczne między innymi w reakcjach Aldola , Michaela i Ene
Aggarwal 1998: BOX wspomagał reakcję Dielsa-Aldera prowadzącą do syntezy werbenonu . Końcowa konwersja azydkiem difenylofosforylu obejmuje zmodyfikowane przegrupowanie Curtiusa
|
Inne reakcje
Sukces bis(oksazolinowych) ligandów do cyklopropanacji karbenoidów doprowadził do ich zastosowania do azyrydynacji . Inną powszechną reakcją jest hydrosililowanie , której początki sięgają pierwszego zastosowania ligandów PyBOX. Inne niszowe zastosowania obejmują jako fluorowania i cyklizacje typu Wacker .
Historia
Ligandy oksazolinowe zostały po raz pierwszy użyte do katalizy asymetrycznej w 1984 roku, kiedy Brunner i in. pokazał pojedynczy przykład, wraz z wieloma zasadami Schiffa , jako skuteczny w enancjoselektywnej cyklopropanacji karbenoidów . Zasady Schiffa były wówczas wybitnymi ligandami i zostały użyte przez Ryōji Noyori podczas odkrycia katalizy asymetrycznej w 1968 r. (Za co on i William S. Knowles otrzymali później Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii ). Na pracę Brunnera wpłynął Tadatoshi Aratani, który pracował z Noyori, zanim opublikował szereg artykułów na temat enancjoselektywnej cyklopropanacji przy użyciu zasad Schiffa.
W tym pierwszym zastosowaniu ligand oksazolinowy działał słabo, dając ee 4,9% w porównaniu z 65,6% jednego z ligandów opartych na zasadzie Schiffa. Jednak Brunner ponownie zbadał ligandy oksazolinowe podczas badań nad monofenylacją dioli, co doprowadziło do opracowania chiralnych ligandów pirydynowo-oksazolinowych, które osiągnęły ee na poziomie 30,2% w 1986 i 45% w 1989. W tym samym roku Pfaltz i in . opisali zastosowanie C2 - symetrycznych ligandów półkorynowych do enancjoselektywnych cyklopropanacji karbenoidów, osiągając imponujące wyniki z ee między 92-97%. Odniesiono się zarówno do prac Brunnera, jak i Arataniego, jednak projekt ligandów był również w dużej mierze oparty na jego wcześniejszej pracy z różnymi makrocyklami . Wadą tych ligandów było jednak to, że wymagały one wieloetapowej syntezy z niską całkowitą wydajnością około 30%.
Praca Brunnera doprowadziła do opracowania pierwszych bisoksazolin przez Nishiyamę i wsp., którzy zsyntetyzowali pierwsze ligandy PyBox w 1989 roku. Ligandy te zastosowano w hydrosililowaniu ketonów ; osiągnięcie ee do 93% Pierwsze ligandy BOX zostały opisane rok później przez Masamune i in. i zostały po raz pierwszy użyte w katalizowanych miedzią reakcjach cyklopropanowania karbenoidów; osiągnięcie ee do 99% przy 1% ładunkach molowych. Był to niezwykły wynik jak na tamte czasy i wywołał duże zainteresowanie motywem BOX. Ponieważ synteza pierścieni 2-oksazolinowych była już wówczas dobrze ugruntowana (przeglądy literatury w 1949 i 1971 r.), badania postępowały szybko, a prace z nowych grup ukazały się w ciągu roku. oraz artykuły przeglądowe opublikowane do 1996 r. Obecnie istnieje znaczna liczba ligandów bis (oksazolinowych); strukturalnie są one nadal w dużej mierze oparte na klasycznych motywach BOX i PyBOX, jednak zawierają również szereg alternatywnych struktur, takich jak osiowo chiralne związki.