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디옥시졸린의 다양성 탐구: 왜 이들은 화학의 "특권적" 리간드인가?
비스(옥사졸린) 리간드(약칭 BOX 리간드)는 두 개의 옥사졸린 고리를 포함하는 구조로 된 특권적인 키랄 리간드입니다. 이러한 리간드는 일반적으로 C2 대칭을 가지며 다양한 형태로 존재하지만, 그 중에서도 CH2 또는 피리딘 사슬 구조가 특히 흔합니다. 디옥사졸린 리간드의 배위 복합체는 비대칭 촉매에 널리 사용되고 있으며, 그 성공의 핵심은 독특한 구조와 합성 접근 방식에 있습니다.
디옥사졸린 리간드의 화학적 반응성과 선택성은 비대칭 촉매에서 없어서는 안 될 도구가 됩니다.
합성
옥사졸린 고리의 합성은 매우 성숙되어 있으며, 일반적으로 다양한 적합한 작용기를 갖는 2-아미노알코올의 고리화 반응에 의해 제조됩니다. 디옥사졸린 합성에서는 이중기능성 원료를 사용하는 것이 가장 편리합니다. 왜냐하면 이를 통해 두 개의 고리를 동시에 생성할 수 있기 때문입니다. 가장 흔히 사용되는 물질은 디카르복실산이나 디시아노 화합물입니다. 이러한 물질이 쉽게 이용 가능하기 때문에 대부분의 디옥사졸린 리간드는 이 물질로부터 제조됩니다. BOX와 PyBOX의 적용은 말론 니트릴과 디피리딘산을 사용한 편리한 단일 단계 합성으로 인해 더욱 보편화되었는데, 이 두 원료는 일반적으로 시중에서 값싼 원료입니다.
촉매 응용
일반적으로, 메틸 브릿지 BOX 리간드의 입체화학은 관련된 결정 구조를 기반으로 한 왜곡된 평면 사면체 중간체와 일치합니다. 옥사졸리디논의 4위치 치환기는 기질의 하나의 거울상 이성질체를 막아 비대칭 선택성을 초래합니다. 그 응용은 알돌 반응, 만니히 반응, 에네 반응, 마이클 첨가 반응, 나자로프 고리화 반응 및 이성질체 디엘스-알더 반응 등 다양한 반응에서 볼 수 있습니다.
(벤질옥시)아세트알데히드를 친전자체로 사용한 연구에서는 카르보닐 산소가 측면으로 결합되고 에테르 산소가 축 방향으로 결합되는 일관된 입체화학이 나타났습니다.
디옥사졸린 리간드를 함유한 금속 착물은 다양한 비대칭 촉매 변환에서 효과를 보였으며, 여러 문헌 검토의 주제가 되었습니다. 디옥사졸리디논은 중성이므로 귀금속 착물과 함께 사용하기에 적합하며, 구리 착물이 특히 흔합니다. 가장 중요하고 일반적으로 사용되는 응용 분야는 탄소-탄소 결합 형성 반응입니다.
탄소-탄소 결합 형성 반응
디옥사졸린 리간드는 비대칭 사이클로첨가 반응에서 효과를 입증했으며, 스피노머 사이클로프로판화 반응에서 BOX 리간드를 처음 적용한 것을 시작으로 1,3-바이폴라 사이클로첨가 반응과 디엘스-알더 반응으로 확장되었습니다. 디옥시졸린 리간드는 알돌 반응, 마이클 반응, 엔 반응 등 여러 반응에서도 좋은 성능을 보입니다.
다른 반응
스피노머 사이클로프로판화 반응에서 디옥사졸린 리간드의 성공은 사이클로질소화 반응에서의 응용을 촉진시켰습니다. 또 다른 일반적인 반응은 하이드로실릴화인데, PyBOX 리간드를 처음 사용한 이후로 사용이 점점 더 증가하고 있습니다. 이 외에도 불소화 촉매 및 Wacker형 고리화와 같은 틈새 응용 분야도 있습니다.
역사적 배경옥소졸린 리간드는 1984년 초에 처음으로 비대칭 촉매에 사용되었는데, 당시 브루너 등은 이 리간드가 다양한 쉬프 그룹과 함께 사용되었을 때 입체선택적 스피노스테릭 사이클로프로판 반응에 효과적이라는 것을 보여주었습니다. 당시 쉬프 그룹은 1968년 노요리가 비대칭 촉매를 발견하는 데 사용했기 때문에 중요한 리간드였습니다(노요리와 윌리엄 S. 놀스는 나중에 이 공로로 노벨 화학상을 수상했습니다). 브루너의 연구는 현재 선택적 사이클로프로판 반응을 연구하고 있는 타다토시 아라타니에게서 영감을 받았습니다. 옥사졸린 리간드의 성능은 초기 테스트에서 실망스러웠으며 4.9%의 입체선택성에 도달했지만 Brunner는 모노페닐화 디올을 연구하는 과정에서 다시 옥사졸린 리간드를 탐색하여 30.2%의 입체선택성으로 키랄 피리딜옥시졸린 리간드를 개발했습니다. (비대칭적 증강은 1986년과 1989년에 각각 45%에 도달).
같은 해, Andreas Pfaltz 등은 ee가 92%~97%에 달하는 C2-대칭 반쪽 크라운 리간드를 사용한 비대칭 스피노머 사이클로프로판화의 성공을 보고했습니다. 브루너와 아라타니의 연구가 언급되기는 했지만, 리간드의 설계 역시 주로 그의 다양한 거대고리 화합물에 대한 이전 연구에 기초했습니다. 그러나 이러한 리간드의 단점은 전체 수율이 약 30%인 다단계 합성이 필요하다는 것입니다. 브루너의 연구는 최초의 디옥사졸린의 개발로 이어졌고, 니시야마는 1989년에 최초의 PyBox 리간드를 합성했습니다. 이는 결합 반응에서 최대 93% ee의 결과를 달성하는 길을 열었습니다. 이후 1990년 마사무네 등은 최초로 BOX 리간드를 보고하였고, 구리촉매 스피노사이클로프로판 반응에서 최대 99% ee의 결과를 얻었는데, 이는 당시로서는 놀라운 성과로 BOX 리간드에 대한 큰 관심을 불러일으켰다. 관심.
2-옥소졸린 고리 합성에 관한 심도 있는 연구로, 많은 관련 문헌이 출판되었습니다. 오늘날 상당수의 디옥사졸린 리간드가 존재하는데, 그 대부분은 여전히 구조적으로 고전적인 BOX 및 PyBOX 모티프를 중심으로 하고 있으나, 축 방향 키랄 화합물과 같은 일부 대체 구조도 포함하고 있습니다. 디옥시졸린 리간드의 다양성은 비대칭 촉매에서 중요한 역할을 합니다. 혁신은 앞으로도 계속 도전적일 수 있을까요?
