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Explorando la diversidad de dioxizolinas: ¿Por qué son los ligandos "privilegiados" de la química?
La reactividad química y la selectividad de los ligandos de dioxazolina los convierten en herramientas indispensables en la catálisis asimétrica.
Síntesis
La síntesis del anillo de oxazolina es bastante madura y generalmente se prepara mediante una reacción de ciclización del alcohol 2-amino con una variedad de grupos funcionales adecuados. En la síntesis de dioxazolina, lo más conveniente es utilizar materiales de partida bifuncionales, ya que esto permite la generación simultánea de dos anillos. Los materiales más utilizados son los ácidos dicarboxílicos o compuestos diciano. Debido a la disponibilidad de estos materiales, la mayoría de los ligandos de dioxazolina se preparan a partir de estos materiales. La aplicación de BOX y PyBOX se ha vuelto más común debido a la conveniente síntesis en un solo paso utilizando nitrilo malónico y ácido dipiridínico, que suelen ser materias primas económicas en el mercado.
Aplicaciones catalíticas
En general, la estereoquímica de los ligandos BOX con puente de metilo es consistente con un intermedio tetraédrico planar distorsionado basado en estructuras cristalinas relacionadas. El sustituyente de oxazolidinona en la posición 4 bloquea un enantiómero del sustrato, lo que conduce a una selectividad asimétrica. Su aplicación se puede ver en muchas reacciones, como la reacción aldólica, la reacción de Mannich, la reacción de eno, la adición de Michael, la reacción de ciclización de Nazarov y la reacción isomérica de Diels-Alder.
Los complejos metálicos que contienen ligandos de dioxazolina han demostrado eficacia en una variedad de transformaciones catalíticas asimétricas y han sido objeto de varias revisiones de la literatura. La naturaleza neutral de la dioxazolidinona la hace ideal para su uso junto con complejos de metales preciosos, siendo particularmente comunes los complejos de cobre. Su aplicación más importante y comúnmente utilizada son las reacciones de formación de enlaces carbono-carbono.Los estudios que utilizaron (benciloxi)acetaldehído como electrófilo mostraron una estereoquímica consistente con el oxígeno del carbonilo unido lateralmente y el oxígeno del éter unido axialmente.
Reacciones de formación de enlaces carbono-carbono
Los ligandos de dioxazolina han demostrado su eficacia en una variedad de reacciones de cicloadición asimétrica, comenzando con la primera aplicación de ligandos BOX en reacciones de ciclopropanación espinomérica y extendiéndose a la cicloadición 1,3-bipolar y la reacción de Diels-Alder. Los ligandos de dioxizolina también funcionan bien en reacciones múltiples como la reacción aldólica, la reacción de Michael y la reacción eno.Otras reacciones
El éxito de los ligandos de dioxazolina en las reacciones de ciclopropanación espinomérica ha promovido su aplicación en reacciones de ciclonitrogenación. Otra reacción común es la hidrosilación, cuyo uso se ha incrementado desde el primer uso de los ligandos PyBOX. Más allá de esto, existen aplicaciones específicas como catalizadores de fluoración y ciclizaciones de tipo Wacker.
Antecedentes históricos Los ligandos de oxozolina se utilizaron por primera vez en catálisis asimétrica en 1984, cuando Brunner et al. demostraron que eran eficaces en reacciones de ciclopropano espinostéricas estereoselectivas en combinación con varios grupos de Schiff. En ese momento, los grupos de Schiff eran ligandos importantes porque Noyori los había utilizado en su descubrimiento de la catálisis asimétrica en 1968 (por el que él y William S. Knowles ganaron más tarde el Premio Nobel de Química). La investigación de Brunner se inspiró en Tadatoshi Aratani, quien actualmente trabaja en reacciones selectivas de ciclopropano. Aunque el rendimiento del ligando de oxazolina fue decepcionante en las primeras pruebas, alcanzando solo un 4,9% de estereoselectividad, Brunner exploró nuevamente el ligando de oxazolina en el curso del estudio de dioles monofenilados, lo que llevó al desarrollo de ligandos de piridiloxizolina quirales con un ee del 30,2%. (mejora asimétrica, alcanzando el 45% en 1986 y 1989, respectivamente).En el mismo año, Andreas Pfaltz et al. informaron el éxito de la ciclopropanación espinomérica asimétrica utilizando ligandos de media corona C2-simétricos con ee tan alto como 92% a 97%. Aunque se mencionó el trabajo de Brunner y Aratani, el diseño del ligando también se basó principalmente en su investigación anterior sobre varios compuestos macrocíclicos. Sin embargo, una desventaja de estos ligandos es que requieren síntesis de múltiples pasos con un rendimiento general de aproximadamente el 30%. La investigación de Brunner condujo al desarrollo de las primeras dioxazolinas, y Nishiyama sintetizó el primer ligando PyBox en 1989, lo que allanó el camino para lograr resultados de hasta un 93 % ee en reacciones de enlace. Posteriormente, Masamune et al. informaron el primer ligando BOX en 1990 y obtuvieron un resultado de hasta 99% ee en la reacción de espinociclopropano catalizada por cobre, lo que fue un resultado sorprendente en ese momento y desencadenó un gran interés en los ligandos BOX. interés.
Con el estudio en profundidad de la síntesis del anillo 2-oxozolina, se han publicado muchas publicaciones relacionadas. Hoy en día, existe una cantidad considerable de ligandos de dioxazolina, la mayoría de los cuales todavía están centrados estructuralmente alrededor de los motivos clásicos BOX y PyBOX, pero también incluyen algunas estructuras alternativas, como compuestos quirales axialmente. La diversidad de ligandos de dioxizolina hace que desempeñen un papel importante en la catálisis asimétrica. ¿Puede la innovación seguir siendo un reto en el futuro?
