Ligante de bisoxazolina - Bisoxazoline ligand
Em química , os ligantes bis (oxazolina) (freqüentemente abreviados como ligantes BOX ) são uma classe de ligantes quirais privilegiados contendo dois anéis de oxazolina . Eles são tipicamente C 2 -simétricos e existem em uma ampla variedade de formas; com estruturas baseadas em CH 2 ou ligantes de piridina sendo particularmente comuns (muitas vezes generalizados BOX e PyBOX respectivamente). Os complexos de coordenação de ligantes bis (oxazolina) são usados na catálise assimétrica . Estes ligandos são exemplos de ligandos C 2 simétricos .
Síntese
A síntese dos anéis de oxazolina está bem estabelecida e, em geral, prossegue por meio da ciclização de um 2-aminoálcool com qualquer um de vários grupos funcionais adequados. No caso de bis (oxazolina) s, a síntese é mais convenientemente alcançada usando materiais de partida bifuncionais; pois isso permite que os dois anéis sejam produzidos ao mesmo tempo. Dos materiais adequados, os compostos di- carboxílicos ou di- nitrílicos são os mais comumente disponíveis e, portanto, a maioria dos ligantes bis (oxazolina) são produzidos a partir desses materiais.
Parte do sucesso dos motivos BOX e PyBOX reside em sua síntese conveniente de uma etapa a partir de malononitrila e ácido dipicolínico , que estão disponíveis comercialmente a baixo custo. A quiralidade é introduzida com os aminoálcoois, visto que estes são preparados a partir de aminoácidos e, portanto, são quirais (por exemplo, valinol ).
Aplicações catalíticas
Em geral, para ligantes BOX com pontes de metileno, o resultado estereoquímico é consistente com um intermediário plano quadrado torcido que foi proposto com base em estruturas cristalinas relacionadas. O substituinte na posição 4 da oxazolina bloqueia uma face enantiotópica do substrato, levando à enantiosseletividade. Isso é demonstrado na seguinte reação do tipo aldol , mas é aplicável a uma ampla variedade de reações, como reações do tipo Mannich , reação eno , adição de Michael , ciclização de Nazarov e reação heterodiels -Alder .
Por outro lado, a ligação de dois pontos em um ácido de Lewis contendo o ligante PyBOX meridialmente tridentado resultaria em um complexo piramidal quadrado . Um estudo usando (benziloxi) acetaldeído como eletrófilo mostrou que o resultado estereoquímico é consistente com a ligação do oxigênio da carbonila equatorialmente e a ligação do oxigênio do éter axialmente.
Os complexos metálicos que incorporam ligantes bis (oxazolina) são eficazes para uma ampla gama de transformações catalíticas assimétricas e têm sido objeto de inúmeras revisões da literatura. O caráter neutro das bis (oxazolina) s torna-as adequadas para uso com metais nobres , sendo os complexos de cobre particularmente comuns. Suas aplicações mais importantes e comumente usadas são em reações de formação de ligações carbono-carbono.
Reações de formação de ligação carbono-carbono
Verificou-se que ligantes bis (oxazolina) são eficazes para uma gama de reações de cicloadição assimétrica , isso começou com a primeira aplicação de ligantes BOX em ciclopropanações de carbenoides e foi expandido para incluir a cicloadição 1,3-Dipolar e reações de Diels-Alder . Ligantes de bisoxazolina também foram considerados eficazes para reações de Aldol , Michael e Ene , entre muitos outros
Aggarwal 1998: BOX auxiliou a reação de Diels-Alder resultando na síntese de verbenona . A conversão final com difenilfosforil azida envolve um rearranjo Curtius modificado
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Outras reações
O sucesso dos ligantes bis (oxazolina) para ciclopropanações de carbenóides levou à sua aplicação para aziridinação . Outra reação comum é a hidrossililação , que remonta ao primeiro uso de ligantes PyBOX. Outras aplicações de nicho incluem como catalisadores de fluoração e para ciclizações do tipo Wacker .
História
Os ligantes de oxazolina foram usados pela primeira vez para catálise assimétrica em 1984, quando Brunner et al. mostraram um único exemplo, junto com várias bases de Schiff , como sendo eficazes para a ciclopropanação enantiosseletiva de carbenóides . As bases de Schiff eram ligantes proeminentes na época, tendo sido usadas por Ryōji Noyori durante a descoberta da catálise assimétrica em 1968 (pela qual ele e William S. Knowles seriam mais tarde premiados com o Prêmio Nobel de Química ). O trabalho de Brunner foi influenciado pelo de Tadatoshi Aratani, que havia trabalhado com Noyori, antes de publicar uma série de artigos sobre a ciclopropanação enantiosseletiva usando bases de Schiff.
Neste primeiro uso, o ligante de oxazolina teve um desempenho ruim, dando um ee de 4,9% em comparação com 65,6% de um dos ligantes de base de Schiff. No entanto, Brunner reinvestigou ligantes de oxazolina durante pesquisas sobre a monofenilação de dióis, levando ao desenvolvimento de ligantes de piridina oxazolina quirais, que alcançaram ee's de 30,2% em 1986 e 45% em 1989. No mesmo ano Pfaltz et al. descreveram o uso de C 2 semi -symmetric Corrin ligandos para cyclopropanations carbenóides enantioselectivas, alcançando resultados impressionantes com ee de entre 92-97%. Foi feita referência ao trabalho de Brunner e Aratani, no entanto, o design dos ligantes também foi amplamente baseado em seu trabalho anterior com vários macrociclos . Uma desvantagem desses ligantes, no entanto, era que eles exigiam uma síntese de várias etapas com um baixo rendimento geral de aproximadamente 30%.
O trabalho de Brunner levou ao desenvolvimento das primeiras bisoxazolinas por Nishiyama et al., Que sintetizou os primeiros ligantes PyBox em 1989. Esses ligantes foram usados na hidrossililação de cetonas; atingindo ee's de até 93% Os primeiros ligantes BOX foram relatados um ano depois por Masamune et al. e foram usados pela primeira vez em reações de ciclopropanação de carbenóides catalisadas por cobre; atingindo ee's de até 99% com cargas molares de 1%. Este foi um resultado notável para a época e gerou um interesse significativo no motivo BOX. Como a síntese dos anéis de 2-oxazolina já estava bem estabelecida nessa época (revisões da literatura em 1949 e 1971), a pesquisa avançou rapidamente, com artigos de novos grupos sendo publicados em um ano. e artigos de revisão publicados em 1996. Hoje existe um número considerável de ligantes bis (oxazolina); estruturalmente, eles ainda são amplamente baseados nos motivos clássicos BOX e PyBOX, no entanto, eles também incluem uma série de estruturas alternativas, como compostos quirais axialmente .