Ligando de bisoxazolina

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En química, los ligandos de bis(oxazolina) (a menudo abreviados ligandos BOX) son una clase de ligandos quirales privilegiados que contienen dos anillos de oxazolina. Típicamente son C2-simétricos y existen en una amplia variedad de formas; con estructuras basadas en CH2 (puentes de metileno) o piridina son particularmente comunes (a menudo un BOX y PyBOX generalizados respectivamente). Los complejos de coordinación de los ligandos de bisoxazolina se usan en catálisis asimétrica. Estos ligandos son ejemplos de ligandos simétricos C2.

Síntesis[editar]

La síntesis de los anillos de oxazolina está bien establecida y, en general, se realiza a través de la ciclización de un 2-amino alcohol con cualquiera de varios grupos funcionales adecuados. En el caso de bisoxazolinas, la síntesis se logra más convenientemente mediante el uso de materiales de partida bifuncionales; ya que esto permite que ambos anillos se produzcan a la vez. De los materiales adecuados, los compuestos dicarboxílicos o de dinitrilo son los más comunes disponibles y, por lo tanto, los ligandos de bisoxazolina principales se producen a partir de estos materiales.

Parte del éxito de los patrones BOX y PyBOX se encuentra en su conveniente síntesis de un paso de malononitrilo y ácido dipicolínico, que están disponibles comercialmente a bajo precio. La quiralidad se introduce con los alcoholes amino, ya que se preparan a partir de aminoácidos y, por lo tanto, son quirales (por ejemplo, valinol).

Aplicaciones catalíticas[editar]

En general, para los ligandos BOX de puente de metileno, el resultado estereoquímico es consistente con un intermedio plano cuadrado retorcido que se propuso en base a estructuras cristalinas relacionadas.[1]​[2]​ El sustituyente en la posición de 4 de la oxazolina bloquea una cara enantiotópica del sustrato, lo que lleva a la enantioselectividad. Esto se demuestra en la siguiente reacción de tipo Aldol,[3]​ pero es aplicable a una amplia variedad de reacciones como las reacciones de tipo Mannich,[4]​ reacción Ene,[5]​ Adición de Michael,[6]​ Ciclización de Nazarov,[7]​ y reacción hetero-Diels-Alder.[8]​

Modelo estereoquímico PyBOX
Modelo estereoquímico PyBOX

Por otro lado, la unión de dos puntos en un ácido de Lewis con el ligando PyBOX meridialmente tridentado daría como resultado un complejo piramidal cuadrado. Un estudio que utiliza el acetaldehído (benciloxi) como electrofilo mostró que el resultado estereoquímico es consistente con la unión de oxígeno de carbonilo ecuatorialmente y la unión de oxígeno éter axialmente.[9]​

Modelo estereoquímico de PyBOX
Modelo estereoquímico de PyBOX

Los complejos de metales que incorporan los ligandos de bisoxazolina son efectivos para una amplia gama de transformaciones catalíticas asimétricas y han sido objeto de numerosas revisiones de literatura.[10]​[11]​[12]​ El carácter neutro de las bisoxazolinas las hace muy adecuadas para usar con metales nobles, con complejos de cobre particularmente comunes.[11]​ Sus aplicaciones más importantes y comúnmente utilizadas están en reacciones de formación de enlaces de carbono-carbono.

Reacciones de formación de enlaces de carbono-carbono[editar]

Se ha descubierto que los ligandos de bisoxazolina son efectivos para una variedad de reacciones de cicloadición asimétrica, esto comenzó con la primera aplicación de ligandos BOX en ciclopropanaciones de carbenoides[13]​​ y se ha ampliado para incluir la cicloadición 1,3-dipolar y las reacciones de Diels-Alder. También se ha encontrado que los ligandos de bisoxazolina son efectivos para las reacciones de Aldol, Michael y Ene, entre muchas otras.

Evans 1997:[14]​ Reacción de Aldol asistida por BOX
Aggarwal 1998:[15]​ Reacción de Diels-Alder asistida por BOX que da como resultado la síntesis de verbenona. La conversión final con azida de difenilfosforilo implica un reordenamiento de Curtius modificado

Otras reacciones[editar]

El éxito de los ligandos de bis(oxazolina) para las ciclopropanaciones de carbenoides llevó a su aplicación de aziridinación. Otra reacción común es la hidrosililación, que se remonta al primer uso de ligandos de PyBOX.[16]​ Otro nicho de aplicaciones incluyen como catalizadores de fluoración[17]​ y para ciclizaciones de tipo Wacker.[18]​

Nishiyama 1989:[16]​ Hidrosililación enantioselectiva

Referencias[editar]

  1. ↑ Evans, David A.; Miller, Scott J.; Lectka, Thomas; von Matt, Peter (1 de agosto de 1999). «Chiral Bis(oxazoline)copper(II) Complexes as Lewis Acid Catalysts for the Enantioselective Diels−Alder Reaction». Journal of the American Chemical Society 121 (33): 7559-7573. doi:10.1021/ja991190k. 
  2. ↑ Thorhauge, Jacob; Roberson, Mark; Hazell, Rita G.; Jørgensen, Karl Anker (15 de abril de 2002). «On the Intermediates in Chiral Bis(oxazoline)copper(II)-Catalyzed Enantioselective Reactions—Experimental and Theoretical Investigations». Chemistry: A European Journal 8 (8): 1888. doi:10.1002/1521-3765(20020415)8:8<1888::AID-CHEM1888>3.0.CO;2-9. 
  3. ↑ Evans, David A.; Burgey, Christopher S.; Kozlowski, Marisa C.; Tregay, Steven W. (1 de febrero de 1999). «Symmetric Copper(II) Complexes as Chiral Lewis Acids. Scope and Mechanism of the Catalytic Enantioselective Aldol Additions of Enolsilanes to Pyruvate Esters». Journal of the American Chemical Society 121 (4): 686-699. doi:10.1021/ja982983u. 
  4. ↑ Marigo, Mauro; Kjærsgaard, Anne; Juhl, Karsten; Gathergood, Nicholas; Jørgensen, Karl Anker (23 de mayo de 2003). «Direct Catalytic Asymmetric Mannich Reactions of Malonates and -Keto Esters». Chemistry: A European Journal 9 (10): 2359-2367. PMID 12772311. doi:10.1002/chem.200204679. 
  5. ↑ Evans, David A.; Burgey, Christopher S.; Paras, Nick A.; Vojkovsky, Tomas; Tregay, Steven W. (1 de junio de 1998). «C2-Symmetric Copper(II) Complexes as Chiral Lewis Acids. Enantioselective Catalysis of the Glyoxylate−Ene Reaction». Journal of the American Chemical Society 120 (23): 5824-5825. doi:10.1021/ja980549m. 
  6. ↑ Evans, David A.; Willis, Michael C.; Johnston, Jeffrey N. (1 de septiembre de 1999). «Catalytic Enantioselective Michael Additions to Unsaturated Ester Derivatives Using Chiral Copper(II) Lewis Acid Complexes». Organic Letters 1 (6): 865-868. PMID 10823215. doi:10.1021/ol9901570. 
  7. ↑ Aggarwal, Varinder K.; Belfield, Andrew J. (1 de diciembre de 2003). «Catalytic Asymmetric Nazarov Reactions Promoted by Chiral Lewis Acid Complexes». Organic Letters 5 (26): 5075-5078. PMID 14682768. doi:10.1021/ol036133h. 
  8. ↑ Yao, Sulan; Johannsen, Mogens; Audrain, Hélène; Hazell, Rita G.; Jørgensen, Karl Anker (1 de septiembre de 1998). «Catalytic Asymmetric Hetero-Diels−Alder Reactions of Ketones: Chemzymatic Reactions». Journal of the American Chemical Society 120 (34): 8599-8605. doi:10.1021/ja981710w. 
  9. ↑ Evans, David A.; Kozlowski, Marisa C.; Murry, Jerry A.; Burgey, Christopher S.; Campos, Kevin R.; Connell, Brian T.; Staples, Richard J. (1 de febrero de 1999). «C2-Symmetric Copper(II) Complexes as Chiral Lewis Acids. Scope and Mechanism of Catalytic Enantioselective Aldol Additions of Enolsilanes to (Benzyloxy)acetaldehyde». Journal of the American Chemical Society 121 (4): 669-685. doi:10.1021/ja9829822. 
  10. ↑ Ghosh, Arun K.; Mathivanan, Packiarajan; Cappiello, John (1998). «C2-Symmetric chiral bis(oxazoline)–metal complexes in catalytic asymmetric synthesis». Tetrahedron: Asymmetry 9 (1): 1-45. PMC 6234853. PMID 30457575. doi:10.1016/S0957-4166(97)00593-4. 
  11. ↑ a b Johnson, Jeffrey S.; Evans, David A. (1 de junio de 2000). «Chiral Bis(oxazoline) Copper(II) Complexes: Versatile Catalysts for Enantioselective Cycloaddition, Aldol, Michael, and Carbonyl Ene Reactions». Accounts of Chemical Research 33 (6): 325-335. PMID 10891050. doi:10.1021/ar960062n. 
  12. ↑ Desimoni, Giovanni; Faita, Giuseppe; Jørgensen, Karl Anker (9 de noviembre de 2011). «Update 1 of: C2-Symmetric Chiral Bis(oxazoline) Ligands in Asymmetric Catalysis». Chemical Reviews 111 (11): PR284-PR437. PMID 22077602. doi:10.1021/cr100339a. 
  13. ↑ Lowenthal, Richard E; Abiko, Atsushi; Masamune, Satoru (1990). «Asymmetric catalytic cyclopropanation of olefins: bis-oxazoline copper complexes». Tetrahedron Letters 31 (42): 6005-6008. doi:10.1016/S0040-4039(00)98014-6. 
  14. ↑ Evans, David A.; MacMillan, David W. C.; Campos, Kevin R. (1 de noviembre de 1997). «-Symmetric Tin(II) Complexes as Chiral Lewis Acids. Catalytic Enantioselective Anti Aldol Additions of Enolsilanes to Glyoxylate and Pyruvate Esters». Journal of the American Chemical Society 119 (44): 10859-10860. doi:10.1021/ja972547s. 
  15. ↑ Aggarwal, Varinder K.; Anderson, Emma S.; Elfyn Jones, D.; Obierey, Kerstin B.; Giles, Robert (1 de enero de 1998). «Catalytic asymmetric Diels–Alder reactions of α-thioacrylates for the preparation of norbornenone». Chemical Communications (18): 1985-1986. doi:10.1039/a805366i. 
  16. ↑ a b Nishiyama, Hisao.; Sakaguchi, Hisao.; Nakamura, Takashi.; Horihata, Mihoko.; Kondo, Manabu.; Itoh, Kenji. (1 de marzo de 1989). «Chiral and C2-symmetrical bis(oxazolinylpyridine)rhodium(III) complexes: effective catalysts for asymmetric hydrosilylation of ketones». Organometallics 8 (3): 846-848. doi:10.1021/om00105a047. 
  17. ↑ Ma, Jun-An; Cahard, Dominique (2004). «Copper(II) triflate-bis(oxazoline)-catalysed enantioselective electrophilic fluorination of β-ketoesters». Tetrahedron: Asymmetry 15 (6): 1007-1011. doi:10.1016/j.tetasy.2004.01.014. 
  18. ↑ Uozumi, Yasuhiro; Kyota, Hirokazu; Kato, Kazuhiko; Ogasawara, Masamichi; Hayashi, Tamio (1 de marzo de 1999). «Design and Preparation of 3,3'-Disubstituted 2,2'-Bis(oxazolyl)-1,1'-binaphthyls (boxax): New Chiral Bis(oxazoline) Ligands for Catalytic Asymmetric Wacker-Type Cyclization». The Journal of Organic Chemistry 64 (5): 1620-1625. PMID 11674227. doi:10.1021/jo982104m. 
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