Alkaloidy Cinchona

Asymetryczna kataliza przeniesienia fazy (PTC) została uznana za "zieloną" alternatywę dla wielu homogenicznych syntetycznych transformacji organicznych i znalazła szerokie zastosowanie. Syntetycznie modyfikowane alkaloidy cynamonowe są typowymi chiralnymi organokatalizatorami stosowanymi w asymetrycznej PTC. Opracowano kilka generacji O-alkilowych N-arylometylowych pochodnych, które ostatecznie doprowadziły do wysoce enancjoselektywnych reakcji alkilowania imin glicyny w celu wygenerowania szeregu pochodnych α-aminokwasów (Tabela 1).

Rysunek 1. Reakcje alkilowania imin glicynowych

W celu dalszej poprawy enancjoselektywności katalizatora, Jew i Park połączyli dwie grupy alkaloidu cynchony za pomocą jednostek dystansowych. Z takim dimerycznym alkaloidem cynchony (06542), enancjoselektywność dla wyżej wspomnianej alkilacji imin glicyny została zoptymalizowana do 97-99% ee.^1,2,3

Katalizatory nukleofilowe odegrały szeroką rolę w rozwoju nowych metod syntetycznych. W szczególności, alkaloidy cynchony katalizują wiele użytecznych procesów z wysoką enancjoselektywnością. Alkaloidy cynamonowe mogą być stosowane jako zasady do deprotonowania substratów za pomocą stosunkowo kwaśnych protonów tworzących kontaktową parę jonową między powstałym anionem a protonowaną aminą. Interakcja ta prowadzi do powstania chiralnego środowiska wokół anionu i umożliwia enancjoselektywne reakcje z elektrofilami.

W wielu z tych procesów ważna jest zdolność do kontrolowania tworzenia czwartorzędowych centrów asymetrycznych z wysokimi nadmiarami enancjomerycznymi. Stosując katalizator (DHQD)₂AQN (456713) można wpływać na α-funkcjonalizację ketonów poprzez addycję TMSCN do odpowiedniej cyjanohydryny z doskonałą wydajnością i nadmiarem enancjomerycznym (Schemat 1).⁴

Schemat 1

Bezmetalowa reakcja aminowania allilowego stanowi użyteczne rozszerzenie konwencjonalnej metodologii π-allilowej katalizowanej palladem. Aminacja diimidami w odległej pozycji γ może być przeprowadzona przy użyciu (DHQ)₂PYR (418978) (Schemat 2), tworząc różnorodny zakres wysoce sfunkcjonalizowanych związków aminowych.⁵

Schemat 2

Wreszcie, Jørgensen i współpracownicy opracowali pierwszą katalityczną enancjoselektywną sprzężoną addycję do alkinonów przy użyciu (DHQ)₂PHAL (392723).⁶ Zarówno dla aromatycznych jak i alifatycznych alkinonów addycja β-diketonów przebiega z wysoką wydajnością i enancjoselektywnością dając mieszaninę (E)- i (Z)-enonów (Schemat 3).

Schemat 3

Referencje

1. O'Donnell MJ. 2004. The Enantioselective Synthesis of ?-Amino Acids by Phase-Transfer Catalysis with Achiral Schiff Base Esters. Acc. Chem. Res.. 37(8):506-517. https://doi.org/10.1021/ar0300625

2. Lygo B, Andrews BI. 2004. Asymmetric Phase-Transfer Catalysis Utilizing Chiral Quaternary Ammonium Salts:  Asymmetric Alkylation of Glycine Imines. Acc. Chem. Res.. 37(8):518-525. https://doi.org/10.1021/ar030058t

3. Jew S, Jeong B, Yoo M, Huh H, Park H. 2001. Synthesis and application of dimeric Cinchona alkaloid phase-transfer catalysts: ?,??-bis[O(9)-allylcinchonidinium]-o, m, or p-xylene dibromide. Chem. Commun..(14):1244-1245. https://doi.org/10.1039/b102584h

4. Tian S, Hong R, Deng L. 2003. Catalytic Asymmetric Cyanosilylation of Ketones with Chiral Lewis Base. J. Am. Chem. Soc.. 125(33):9900-9901. https://doi.org/10.1021/ja036222p

5. Poulsen TB, Alemparte C, Jørgensen KA. 2005. Enantioselective Organocatalytic Allylic Amination. J. Am. Chem. Soc.. 127(33):11614-11615. https://doi.org/10.1021/ja0539847

6. Bella M, Jørgensen KA. 2004. Organocatalytic Enantioselective Conjugate Addition to Alkynones. J. Am. Chem. Soc.. 126(18):5672-5673. https://doi.org/10.1021/ja0493594