Macmillan Organokatalizatory imidazolidynonowe

Bezmetalowa kataliza asymetryczna

Opracowane przez profesora Davida MacMillana w Caltech, organokatalizatory na bazie imidazolidynonu zostały zaprojektowane tak, aby służyć jako ogólne katalizatory dla różnych asymetrycznych transformacji. Pierwsza wysoce enancjoselektywna organokatalityczna reakcja Dielsa-Aldera z użyciem monochlorku (5S)-2,2,3-trimetylo-5-fenylometylo-4-imidazolidynonu została opisana przez MacMillana w jego pionierskiej pracy z 2000 roku (Schemat 1).¹ Aktywowany jon iminowy, powstały w wyniku kondensacji imidazolidynonu i α,β-nienasyconego aldehydu, uległ reakcji z różnymi dienami dając [4+2]-cycloaddukty z doskonałą wydajnością i enancjoselektywnością.    

.

Schemat 1

Inne transformacje organokatalityczne, takie jak 1,3-dipolarne cykloaddycje,² alkilacje Friedela-Craftsa,³ α-chlorowania,⁴ α-fluorowania,⁵ i wewnątrzcząsteczkowe reakcje Michaela⁶ zostały opisane przy użyciu katalizatorów organicznych imidazolidynonu MacMillana, wszystkie przebiegające z wysokim poziomem enancjoselektywności (Schemat 2).

Schemat 2

MacMillan znalazł zoptymalizowaną strukturę w (2S,5S)-(-)-2-tert-butylo-3-metylo-5-benzylo-4-imidazolidynonu dla alkilowania indoli metodą Friedela-Craftsa (Schemat 3). ^6,7

Schemat 3

Syntetyczna użyteczność tej koncepcji została później zademonstrowana w całkowitej syntezie (-)-flustraminy B, biologicznie aktywnego alkaloidu zawierającego piroloindolinę (Schemat 4).

Schemat 4

Referencje

1. Ahrendt KA, Borths CJ, MacMillan DWC. 2000. New Strategies for Organic Catalysis:  The First Highly Enantioselective Organocatalytic Diels?Alder Reaction. J. Am. Chem. Soc.. 122(17):4243-4244. https://doi.org/10.1021/ja000092s

2. Jen WS, Wiener JJM, MacMillan DWC. 2000. New Strategies for Organic Catalysis:  The First Enantioselective Organocatalytic 1,3-Dipolar Cycloaddition. J. Am. Chem. Soc.. 122(40):9874-9875. https://doi.org/10.1021/ja005517p

3. Paras NA, MacMillan DWC. 2001. New Strategies in Organic Catalysis:  The First Enantioselective Organocatalytic Friedel?Crafts Alkylation. J. Am. Chem. Soc.. 123(18):4370-4371. https://doi.org/10.1021/ja015717g

4. Paras NA, MacMillan DWC. 2001. New Strategies in Organic Catalysis:  The First Enantioselective Organocatalytic Friedel?Crafts Alkylation. J. Am. Chem. Soc.. 123(18):4370-4371. https://doi.org/10.1021/ja015717g

5. Beeson TD, MacMillan DWC. 2005. Enantioselective Organocatalytic ?-Fluorination of Aldehydes. J. Am. Chem. Soc.. 127(24):8826-8828. https://doi.org/10.1021/ja051805f

6. Hechavarria Fonseca MT, List B. 2004. Catalytic Asymmetric Intramolecular Michael Reaction of Aldehydes. Angew. Chem. Int. Ed.. 43(30):3958-3960. https://doi.org/10.1002/anie.200460578

7. Austin JF, MacMillan DWC. 2002. Enantioselective Organocatalytic Indole Alkylations. Design of a New and Highly Effective Chiral Amine for Iminium Catalysis. J. Am. Chem. Soc.. 124(7):1172-1173. https://doi.org/10.1021/ja017255c