C2-symetrické chirální bisoxazoliny (BOX) ligandy

C2-symetrické chirální bisoxazoliny (BOX) jsou privilegované struktury, protože podporují velké množství transformací s nebývalou selektivitou.¹ V roce 1991 vyšla ve stejném čísle časopisu Journal of American Chemistry dvě sdělení Evanse² a Coreyho.³ Tyto dvě publikace připravily půdu pro rychle a stále rostoucí počet příkladů, kdy se BOX ligandy úspěšně používají jako chirální ligandy.

Evans popsal cyklopropanaci alkenů pomocí diazoesterů katalyzovanou komplexem tvořeným 2,2′-isopropylidenebis[(4S)-4-tert-butyl-2-oxazolin] (Product 406147) a Cu(I)OTf. U esteru odvozeného od 2,6-di-tert-butyl-4-methylfenolu (BHT) bylo zjištěno, že zvýšená sterická náročnost vykazuje zvýšenou trans selektivitu (snímek 1).²

Schéma 1

V souvisejícím experimentu Evans oznámil první katalytickou enantioselektivní aziridinaci styrenu.⁴ O dva roky později informoval o rozšíření této předběžné práce v úplném sdělení (Schéma 2). Pomocí ligandu BOX (produkt č. 405000), komplexovaného s Cu(I)OTf, při katalytické enantioselektivní aziridinaci styrenu se BOX ligand mající fenylové substituenty ukázal být lepší než ligand nesoucí stericky náročné t-Bu skupiny (Schéma 2).

Schéma 2

Reiser et al. objevil obecnou cestu k disubstituovaným γ-butyrolaktonům. Při Cu(I)-katalyzované asymetrické cyklopropanaci furanů s diazoestry byl jako chirální ligand použit bis(4-isopropyloxazolin) (produkt č. 680192) (snímek 3). Tato transformace byla provedena v měřítku 50-100 g bez zjistitelné ztráty enantioselektivity.⁵

Schéma 3

V roce 1991 Corey ve svém sdělení v časopise Journal of American Chemical Society použil ligand BOX (produkt č. 405000) v enantioselektivní Dielsově-Alderově reakci katalyzované Fe(III) (Schéma 4).³

Schéma 4

O dva roky později Evans popsal Cu(II) katalyzovanou verzi enantioselektivní Dielsovy-Alderovy reakce nesubstituovaných akrylimidů s použitím BOX ligandu (produkt č. 406147) jako chirální Lewisovy kyseliny.⁶ Reakce probíhala v dobrém výtěžku a vykazovala vynikající enantioselektivitu pro endo diastereoizomer (Snímek 5). Z dalších výzkumů Evanse a dalších. vyplývá, že nejlepší kombinací je BOX (produkt č. 406147) a Cu(II) a nejlepšími protiionty jsou OTf a SbF₆.¹

Schéma 5

4-Aryl- a 4-alkylsubstituované katalyzátory na bázi BOXu byly široce používány ve velkém množství reakcí¹ a jejich chování může dobře reprezentovat jejich účinnost. Úspěšně však byly použity i BOX ligandy s jinými strukturními motivy. BOX ligand (produkt č. 405981) byl použit v Cu(I)-katalyzovaných vysoce enantioselektivních Mannichových reakcích k efektivní výrobě vysoce funkcionalizovaných derivátů 4-oxo-glutamového esteru (Schéma 6).⁷

Schéma 6

Ma et al. referovali o enantioselektivní CuI/bis(oxazolinem) katalyzované adici propiolátů a terminálních ynonů na 1-acylpyridiniovou sůl za vzniku vysoce funkcionalizovaných dihydropyridinů s vynikající enantioselektivitou za použití produktu č. 1. 464155 (Schéma 7).⁸ Zjistilo se, že pro enantioselektivitu adice je zásadní karbonylová skupina sousedící s alkynovou částí.

Schéma 7

Odkazy

1. Desimoni G, Faita G, Jørgensen KA. 2006. C2-Symmetric Chiral Bis(Oxazoline) Ligands in Asymmetric Catalysis. Chem. Rev.. 106(9):3561-3651. https://doi.org/10.1021/cr0505324

2. Ghosh AK, Mathivanan P, Cappiello J. 1998. C2-Symmetric chiral bis(oxazoline)?metal complexes in catalytic asymmetric synthesis. Tetrahedron: Asymmetry. 9(1):1-45. https://doi.org/10.1016/s0957-4166(97)00593-4

3. Johnson JS, Evans DA. 2000. Chiral Bis(oxazoline) Copper(II) Complexes:  Versatile Catalysts for Enantioselective Cycloaddition, Aldol, Michael, and Carbonyl Ene Reactions. Acc. Chem. Res.. 33(6):325-335. https://doi.org/10.1021/ar960062n

4. Evans DA, Woerpel KA, Hinman MM, Faul MM. 1991. Bis(oxazolines) as chiral ligands in metal-catalyzed asymmetric reactions. Catalytic, asymmetric cyclopropanation of olefins. J. Am. Chem. Soc.. 113(2):726-728. https://doi.org/10.1021/ja00002a080

5. Corey EJ, Imai N, Zhang HY. 1991. Designed catalyst for enantioselective Diels-Alder addition from a C2-symmetric chiral bis(oxazoline)-iron(III) complex. J. Am. Chem. Soc.. 113(2):728-729. https://doi.org/10.1021/ja00002a081

6. Evans DA, Faul MM, Bilodeau MT, Anderson BA, Barnes DM. 1993. Bis(oxazoline)-copper complexes as chiral catalysts for the enantioselective aziridination of olefins. J. Am. Chem. Soc.. 115(12):5328-5329. https://doi.org/10.1021/ja00065a068

7. Reiser O, Jezek E, Schall A, Kreitmeier P. Radical Cyclizations as Key Step for the Stereoselective Synthesis of Bi- and Tricyclic Sesquiterpene Lactones. Synlett. 2005(06):0915-0918. https://doi.org/10.1055/s-2005-864827

8. Chhor RB, Nosse B, Sörgel S, Böhm C, Seitz M, Reiser O. 2003. Enantioselective Synthesis of Paraconic Acids. Chem. Eur. J.. 9(1):260-270. https://doi.org/10.1002/chem.200390019

9. Evans DA, Miller SJ, Lectka T. 1993. Bis(oxazoline)copper(II) complexes as chiral catalysts for the enantioselective Diels-Alder reaction. J. Am. Chem. Soc.. 115(14):6460-6461. https://doi.org/10.1021/ja00067a091

10. Sun Z, Yu S, Ding Z, Ma D. 2007. Am. Chem. Soc.. 1299300‑9301.

11. Sun Z, Yu S, Ding Z, Ma D. 2007. Enantioselective Addition of Activated Terminal Alkynes to 1-Acylpyridinium Salts Catalyzed by Cu?Bis(oxazoline) Complexes. J. Am. Chem. Soc.. 129(30):9300-9301. https://doi.org/10.1021/ja0734849