BINOL i pochodne

William Sommer, Daniel Weibel

BINOL i jego pochodne są jedną z najczęściej stosowanych klas ligandów w syntezie asymetrycznej; są wykorzystywane w szerokim zakresie reakcji, w tym: Dielsa-Aldera, addycji i redukcji karbonylu, addycji Michaela, a także wielu innych. Podczas gdy platforma BINOL odniosła ogromny sukces, inne C₂-symetryczne ligandy diolowe przyciągnęły znaczną uwagę. Wśród nich są sklepione ligandy biarylowe opracowane przez Wulffa i współpracowników. Zarówno sklepiony 3,3'-bifenantrol (VAPOL), jak i sklepiony 2,2'-binaftol (VANOL) okazały się doskonałymi ligandami w katalitycznych asymetrycznych reakcjach Dielsa-Aldera, aldolu iminy i azyrydynacji (Rysunek 1)¹.Ostatnio wykazano, że pochodna kwasu fosforowego VAPOL jest skuteczna jako chiralny katalizator kwasu Brønsteda. W wielu przykładach zilustrowanych w niniejszym dokumencie, sklepione biaryle dają zarówno wyższe wydajności, jak i wyższe indukcje niż te same reakcje z użyciem ligandu BINOL.

Rysunek 1.

Asymetryczna reakcja Dielsa-Aldera

Bardzo wcześnie wykazano, że katalizator wytworzony z Et₂AlCl i VAPOL jest skutecznym katalizatorem asymetrycznej reakcji Dielsa-Aldera².Jak pokazano w Schemacie 1, cykloaddycja akroleiny z cyklopentadienem w obecności katalizatora pochodzącego z VAPOL dała wysokie konwersje i doskonałą stereoselektywność dla izomeru egzo w bardzo wysokiej czystości optycznej. Analogiczne reakcje z katalizatorem BINOL dostarczyły cykloadduktu z wysoką wydajnością, ale w bardzo niskim nadmiarze enancjomerycznym (13-41%).

Schemat 1.

Reakcja asymetrycznego azyrydynowania

Azyrydyny są ważnymi blokami budulcowymi w syntezie organicznej, ponieważ pozwalają na wygodny dostęp do amin, aminoalkoholi, diamin i innych użytecznych cząsteczek zawierających azot. Większość współczesnych metod otrzymywania chiralnych azyrydyn opiera się na puli chiralnej. Niedawno grupa Wulffa opracowała solidną katalityczną reakcję asymetrycznego azyrydynowania zapewniającą optycznie czynne azyrydyny z wysoką wydajnością i selektywnością. Reakcja opiera się na addycji komercyjnie dostępnego diazooctanu etylu (EDA) do imin benzhydrylowych w obecności katalizatorów aryloboranowych przygotowanych ze sklepionych ligandów arylowych i B(OPh)₃.³ Reakcja azyrydynacji wykazuje doskonałą selektywność dla izomeru cis i uzyskuje się wysokie nadmiary enancjomeryczne. Powstałe azirydyny zabezpieczone benzyhydrylem poddawane są różnym reakcjom, w tym: deprotekcji, redukcyjnemu otwarciu pierścienia lub reakcjom alkilowania (Schemat 2, Tabela 1). W asymetrycznej syntezie antagonisty leukointegryny LFA-1 BIRT-377 wykorzystano metodologię azyrydynacji/alkilacji w celu uzyskania docelowej hydantoiny z doskonałą ogólną wydajnością.

Schemat 2.

Tabela 1

Wprowadzenie	Ładowanie ligandu	X	Czas (h)	Wydajność (%)	cis:trans	ee (%)
1	(S)-BINOL,10mol%	H	3	61	17:01	20
2	(S)-VANOL,10mol%	H	0.5	85	>50:1	96
3	(S)-VAPOL,2 mol%	H	48	77	>50:1	95
4	(S)-VAPOL, 1mol%	4-Br	20	87	50:1	94 (>99% ee recryst)

Bardzo szybka synteza środka przeciwbakteryjnego (-)-chloramfenikolu wykorzystała asymetryczną reakcję azyrydyniowania, po której nastąpiło nukleofilowe otwarcie pierścienia azyrydyny kwasem dichlorooctowym z następującą po nim migracją grupy acylowej (Schemat 3, Tabela 2). Zarówno VANOL jak i VAPOL dawały wyższe wydajności i stereoselektywności niż katalizator pochodzący z BINOLu.

Schemat 3.

Tabela 2 ^* Produkt jest enancjomerem przedstawionej azyrydyny.

Wprowadzenie	Ligand	Czas (h)	Wydajność (%)	cis:trans	ee (%)
1	(R)-BINOL	26	72	19:1	22
2	(S)-VANOL	26	77	>50:1	91*
3	(R)-VAPOL	21	80	30:1	96(99% reayst)

Asymetryczna reakcja aldolowa

Asymetryczne reakcje aldolowe imin są również katalizowane przez sklepione katalizatory pochodzenia biarylowego./h2>

Asymetryczne reakcje aldolowe imin są również katalizowane przez sklepione katalizatory pochodzenia biarylowego, zapewniając ważną metodę syntezy chiralnych estrów β-aminowych. Addycja acetali sililoketenowych do imin arylowych w obecności katalizatorów Zr-VANOL lub Zr-VAPOL przebiega z wysoką indukcją asymetryczną i z doskonałą wydajnością (Schemat 4, Tabela 3). Co istotne, oba katalizatory wykazują znacznie wyższe poziomy indukcji niż analogiczny katalizator BINOL⁴.

Schemat 4.

Tabela 3

Wejście	Ligand	Ładunek (mol %)	Rozpuszczalnik	Temp('C)	Czas(h)	Wydajność(%)	ee(%)
1	(R)-BINOL	20	CH2Cl2	25	4	100	28
2	(S)-VAPOL	20	Toluen	25	15	94	89
3	(S)-VAPOL	2	Toluen	40	6	100	86

Chiralny kwas Brønsteda

Antilla i współpracownicy wykazali, że wodorofosforan VAPOL jest użytecznym chiralnym katalizatorem kwasu Brønsteda w addycji sulfonamidów do arylowych imin aktywowanych Boc (Schemat 5)⁵.Otrzymane produkty N,N-aminowe zostały przygotowane z wysokimi wydajnościami z imponującą enancjopurystycznością. Identyczna reakcja z katalizatorem kwasu Brønsteda pochodzącym z BINOL dała doskonałą wydajność (95%), ale uzyskano ponury poziom indukcji asymetrycznej (<5% ee). Różnorodne sulfonamidy i iminy arylowe są aktywne w reakcji amidowania imin, a powstałe chronione aminy są związkami trwałymi.

Schemat 5.

Referencje

1. Bao J, Wulff WD, Dominy JB, Fumo MJ, Grant EB, Rob AC, Whitcomb MC, Yeung S, Ostrander RL, Rheingold AL. 1996. Synthesis, Resolution, and Determination of Absolute Configuration of a Vaulted 2,2?-Binaphthol and a Vaulted 3,3?-Biphenanthrol (VAPOL). J. Am. Chem. Soc.. 118(14):3392-3405. https://doi.org/10.1021/ja952018t

2. (a) Bao J, Wulff WD, Rheingold AL. 1993. Vaulted biaryls as chiral ligands for asymmetric catalytic Diels-Alder reactions. J. Am. Chem. Soc.. 115(9):3814-3815. https://doi.org/10.1021/ja00062a073

2. (b) J B, W. D W. 1995. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4518. Tetrahedron Lett. .36, 3321.

2. (c) D. P. et al H. 1997. J. Am. Chem. Soc. 119, 10551.

3. (a) J. C A, W. D W. 1991. J. Am. Chem. Soc. .121, 5099.

3. (b) J. C A, W. D W. 2000. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4518.

3. (c) A. P. et al. P. 2005. Org. Lett. 2005, 7, 2201.. Org. Lett 7, 2201.

4. S. et al. X. 2001. Angew. Chem., Int. Ed. .40, 2271. https://doi.org/10.1002/1521-3757(20010618)113:12<2331::AID-ANGE2331>3.0.CO;2-P

5. Rowland GB, Zhang H, Rowland EB, Chennamadhavuni S, Wang Y, Antilla JC. 2005. Brønsted Acid-Catalyzed Imine Amidation. J. Am. Chem. Soc.. 127(45):15696-15697. https://doi.org/10.1021/ja0533085