5.4: Енантіоселективне сульфоксидування

Last updated
Save as PDF

Page ID: 20914

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Enantiopure сульфоксиди служать хіральними допоміжними, а також проміжними продуктами для синтезу оптично активних сполук. Оптично активна структурна одиниця сульфоксиду присутня також у багатьох сполуках, що проявляють цікаві біологічні властивості (Схема\(\PageIndex{1}\)). Таким чином, розробка методів асиметричного сульфоксидування була активною темою в асиметричному каталізі. Ця лекція охоплює загальні методи, які використовуються для синтезу оптично активних сульфоксидів.

Схема\(\PageIndex{1}\): Деякі приклади препаратів на основі хірального сульфоксиду

5.4.1 Реакції, що каталізуються ферментами

Ферментне каталізоване асиметричне окислення сульфідів забезпечує ефективні методи синтезу оптично активних сульфоксидів. Наприклад, циклогексанонмонооксигеназа (CHMO), бактеріальний флавофермент, каталізує окислення прохіральних тіоефірів з відмінною енантіоселективністю (Схема\(\PageIndex{2}\)).

5.4.2 Реакції на основі хіральних реагентів

Хіральні реагенти були використані для окислення прохіральних сульфідів. Наприклад, хіральні гідропероксиди, N -сульфонілоксазиридини та хіральні оксазиридини можуть окислювати прохіральні сульфіди до оптично активних сульфоксидів з помірною та хорошою енантіоселективністю (Схема\(\PageIndex{3}\)).

Крім того, хіральні сульфінати є попередниками хіральних сульфоксидів (Схема\(\PageIndex{4}\)). Цей підхід представляє препаративний інтерес для забезпечення сульфоксидів з високою енантіоселективністю. Важливим питанням є необхідність приготування ментил- р -толілсульфінатів з L- (-) -ментолу і потім їх відокремити.

Крім того, N -тозил-норефедрин може реагувати з тіонілхлоридом, щоб дозволити собі гетероциклічну сполуку A, яка може реагувати через послідовне додавання R ₁ MgX і R ₂ MgX, в одній процедурі, щоб дати сульфоксиди в> 99% її (схема\(\PageIndex{5}\)). Конфігурація залежить від порядку введення двох реагентів Гріньяра.

5.4.3 Металокаталізовані реакції

5.4.3.1 Реакції з діетилтартратами

У середині 1980 року групи Кагана і Модени самостійно модифікували умови, які використовувалися групою Sharpless для асиметричного епоксидування алілових спиртів, і використовували для окислення сульфідів. Модифіковані умови передбачають поєднання Ti (O ⁱ Pr) ₄, (R, R) - діетилтартрату (ДЕТ) і t -BuooH (TBHP) у воді (Схема\(\PageIndex{6}\)). Заміна ТГХП на кумілгідропероксид (ТЕЦ) призвела до поліпшення енантіоселективності сульфоксиду.

5.4.3.2 Реакції з тридентатними лігандами

У середині 1990 року на предмет окислення сульфідів у присутності aq досліджувалися комплекси ванадію, що мають тридентатні ліганди основи Шиффа L1-2, отримані з оптично активних аміноспиртів та арилових альдегідів. Н ₂ О ₂ як кінцевий окислювач (схема\(\PageIndex{7}\)). Каталізатори готують in situ та вивчено дію лігандів на основі серії Шиффа.

У разі ді-трет-бутилдисульфіду моноокислення відбувається вибірково з до> 90% е (схема\(\PageIndex{8}\)).

Згодом реакція також була виявлена ефективною з Fe (acac) ₃ у присутності добавки, такої як п-метоксибензойна кислота (Схема\(\PageIndex{9}\)). Наприклад, окислення р -хлорфенілметилсульфіду може бути здійснено з 92% її і 60% вихід. У деяких випадках спостерігається кінетична роздільна здатність.

5.4.3.3 Реакції з лігандами на основі Salen

Виявлено, що хіральний Ti-сален є ефективним каталізатором окислення сульфідів у присутності сечовини пероксиду водню (UHP) або водного H ₂ O ₂. По-перше, Ti-сален перетворюється в цис - μ -діоксо-ти-димер, який реагує з H ₂ O ₂ для отримання пероксо-видів. Останній може окислювати сульфід до сульфоксиду (Схема\(\PageIndex{10}\)). Окислення декількох алкіларілсульфідів може бути здійснено з 92— 99% ee.

Згодом було виявлено, що Fe (салан) каталізує окислення сульфідів у присутності водного H ₂ O ₂ у воді (схема\(\PageIndex{11}\)). Ця процедура має переваги високого каталітичного числа обороту (TON) 8000, а також використання води в якості реакційного середовища.

Крім того, Al (салален), який сумісний у воді, каталізує окислення сульфідів водним H _{2 O ₂} при кімнатній температурі в умовах фосфатного буфера (Схема\(\PageIndex{12}\)). Реакції різних сульфідів були продемонстровані з високою енантіоселективністю.

Тим часом було виявлено, що хіральний Ru (NO) -сален каталізує сульфоокислення в аеробних умовах у присутності води при видимому освітленні при кімнатній температурі (Схема\(\PageIndex{13}\)). На відміну від біологічних реакцій перенесення атомів кисню, які потребують системи передачі протонів та електронів, ця аеробна реакція перенесення атомів кисню не вимагає ні такої системи, ні жертовного відновника.

Хоча механізм цього окислення не був повністю з'ясований, деякі експериментальні результати підтверджують уявлення про те, що аква-ліганд, координований з іоном рутенію, служить агентом перенесення протонів для процесу активації кисню, і він переробляється і використовується як медіатор передачі протонів під час процес.