Nel mondo della chimica organica, i ligandi bis(ossazolinici) (in breve ligandi BOX) sono gradualmente diventati un argomento di grande attualità nella ricerca scientifica, grazie alla loro struttura unica e alle loro proprietà catalitiche. Questo tipo di legante è composto da due eterocicli di ossigeno e presenta simmetria C2, ed è ampiamente utilizzato in vari campi della catalisi asimmetrica. In questo articolo verrà discussa la sintesi dei dioxazolidinoni, le loro applicazioni catalitiche e il loro importante ruolo nella formazione del legame carbonio-carbonio.
Il successo del ligando diossazolina è dovuto in parte alla sua sintesi in un unico passaggio a partire da nitrile di malone poco costoso e acido dipiridinico.
La sintesi delle diossizoline è molto matura e solitamente si ottiene ciclizzando 2-ammino alcoli con vari gruppi funzionali. Per la sintesi della dioxazolina è più conveniente utilizzare materiali di partenza bifunzionali, poiché ciò consente la generazione simultanea di due anelli. I materiali più comunemente utilizzati sono gli acidi dicarbossilici o i composti dinitrilici. Pertanto, la maggior parte dei ligandi di dioxazolin vengono preparati a partire da questi materiali.
L'efficacia di questi ligandi risiede nella loro rapida generazione a partire da precursori semplici, in particolare mediante l'uso di materiali quali il nitrile di malone e l'acido dipiridinico, che rendono il processo di sintesi molto complicato ma relativamente poco costoso. Quando si introducono amminoalcoli chirali, queste molecole chirali vengono solitamente preparate da amminoacidi e sono naturalmente otticamente attive, come il valinolo.
Nella sintesi organica, i ligandi di dioxazolin si sono rivelati efficaci per una serie di reazioni di cicloaddizione asimmetriche, tra cui la ciclopropenilazione, la cicloaddizione 1,3-dipolare e le reazioni di Diels-Alder.
Le proprietà catalitiche dei ligandi di dioxazolin li rendono adatti a diverse reazioni. La stereochimica dei ligandi BOX collegati tramite un ponte metilico era coerente con un intermedio tetraedrico planare distorto, che è stato dedotto sulla base delle strutture cristalline correlate. I sostituenti nel ligando vincolano una delle facce stereoisomeriche del substrato, determinando selettività.
Questo fenomeno è dimostrato nelle reazioni di tipo aldolico, ma è applicabile anche a una varietà di reazioni come le reazioni di Mannich, le reazioni ene, le addizioni di Michael, le ciclizzazioni di Nazarov e le reazioni eterogenee di Diels-Alder. Secondo le ultime ricerche, anche i donatori di elettroni utilizzati, come l'ossigeno benzilico, mostrano una stereochimica stabile, soprattutto in termini di legame azimutale e interazioni tra atomi di ossigeno.
Le caratteristiche neutre del legante diossazolina nel complesso metallico lo rendono molto adatto all'uso con metalli nobili.
I ligandi della diossazolina svolgono un ruolo importante nella formazione di legami carbonio-carbonio, soprattutto nelle reazioni di cicloaddizione asimmetriche. Queste reazioni hanno avuto inizio con la prima applicazione dei ligandi BOX alle cicloaddizioni carboniliche e sono state gradualmente ampliate fino a includere cicloaddizioni 1,3-dipolari e reazioni di Diels-Alder. Inoltre, i ligandi diossizolinici si comportano bene anche nelle reazioni aldoliche, di addizione di Michael e di ene.
Grazie al successo dell'applicazione dei leganti diossizolina nella cicloaddizione carbonilica, essi sono stati successivamente utilizzati nelle reazioni di ciclonitrogenazione.
La storia dei dioxazolidinoni può essere fatta risalire al 1984, quando Brunner et al. dimostrarono un esempio di catalisi asimmetrica utilizzando questo tipo di legante. Inizialmente, gli effetti di questi ligandi non erano ideali, ma con ulteriori ricerche, Brunner ha rivalutato i ligandi eterociclici dell'ossigeno e alla fine ha sviluppato ligandi eterociclici dell'ossigeno piridilico chirali, che sono stati pubblicati nel 1986 e nel 1989. Anni hanno raggiunto una buona disponibilità. Da allora, con il miglioramento della tecnologia, l'ambito di applicazione e gli effetti della diossizolina hanno gradualmente guadagnato ampia attenzione da parte della comunità scientifica.
Oggigiorno, l'applicazione dei ligandi diossizolinici nella sintesi organica è ancora attiva e vengono costantemente innovati nuovi progetti strutturali e nuove condizioni di reazione. Con lo sviluppo della tecnologia, le strutture e le selettività di questi ligandi diventeranno più diversificate e svolgeranno un ruolo più importante nella sintesi chimica in futuro, spingendoci a chiederci se l'uso di successo di questi ligandi cambierà il futuro della catalisi chimica. Sviluppo direzione?