Общие сведения
Повышение эффективности асимметрического синтеза достигается путем использования хиральных агентов в каталитических количествах. В качестве хиральных агентов в данном случае чаще всего используются хиральные комплексы переходных металлов. При этом широкий спектр возможных центральных атомов и органических лигандов дает практически неограниченные возможности в плане пространственного направления хода синтеза. Основными требованиями к органическим лигандам являются:
- способность связываться с выбранным переходным металлом;
- наличие необходимых элементов симметрии;
- способность стерически или электронно дифференцировать области окружающего пространства;
- наличие скелетной (каркасной) жесткости или наоборот, гибкости (в зависимости от конкретной реакции).
К настоящему времени наиболее эффективные синтезы данного типа основаны на реакции гидрирования связей $C=C,$ $C=O$ и $C=N$ с использованием комплексов родия и рутения.
Первый синтез с использованием асимметрического катализа
Одним из первых примеров асимметрического катализа является синтез эфира цис- и транс-2-фенилцилопропанкарбоновой кислоты с использованием комплекса двухвалентной меди типа основания Шиффа:
Рисунок 1.
Данная реакция была опубликована в 1996 г. Как видно, энантиомерный избыток составил всего 10 %, однако в дальнейшем был подобран катализатор, позволяющий получить уже 94%-ный энантиомерный избыток. Впоследствии эта реакция легла в основу промышленного синтеза диметилциклопропанкарбоновой кислоты, необходимой для производства фармацевтического препарата для ингибирования дегидропептидазы-1.
Синтезы с использованием комплексов родия и рутения
В качестве примера использования органических комплексов родия можно привести реакцию получения (-)-ментола:
Рисунок 2.
Металлорганические комплексы родия используются, в частности, для синтеза оптически активных спиртов:
Рисунок 3.
Рисунок 4.
Энантиомерный избыток получаемого оптически активного спирта напрямую зависит от типа заместителя R’(табл. 1).
Рисунок 5. Выход оптически активного спирта в зависимости от типа заместителя. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Варианты реализации синтеза
В присутствии хиральных комплексообразователей возможно также использование комплексов непереходных металлов. В качестве примера можно привести реакцию бензальдегида с диметил- или с диэтимцинком в толуоле в присутствии хирального комплексообразователя на основе бициклического борнана, приводящую к получению $(R)$-спиртов с 92%-ным энинтиомерным избытком:
Рисунок 6.
Каталитический цикл в данном случае описывается следующей схемой:
Рисунок 7.
