approche catalytique désymétrisation asymétrique enantioenriched cyclopentanes - - Bio
Madhu Sudan Manna
introduction
Fig. 1 Les Exemples de produits naturels contenant chiral fragment carbocycle à cinq chaînons.
En raison de la rigidité conformationnelle relative, les composés cycliques sont souvent préférés en tant que substrats pour des réactions de désymétrisation et une grande variété de composés carbocycliques enantioenriched hautement fonctionnalisés a été synthétisé par des réactions de désymétrisation asymétriques catalytiques. Dans ce contexte, les dérivés de cyclohexane chiraux apprécié une attention particulière. En comparaison, les routes Desymmetrization à énantiopures cyclopentanes est resté un peu moins exploré, en dépit de leur présence généralisée dans les cibles complexes (Fig. 1).
Ce point de vue est destiné à fournir une vue d'ensemble des réactions catalytiques asymétriques désymétrisation conduisant à cyclopentanes enantioenriched et leurs dérivés. Le contenu de cet article est pas exhaustive, et la discussion se limite à certains développements antérieurs et a conclu avec la contribution de notre propre laboratoire.
routes catalytiques de désymétrisation asymétriques chiraux à cyclopentanes
Le catalyseur nucléophile directe contrôlée par ouverture de cycle d'époxydes achiraux ou méso, les aziridines et les anhydrides est l'un des plus populaires et couramment étudiés réactions de désymétrisation. 10 De nombreux catalyseurs ont été développés pour ces réactions et a conduit à la synthèse asymétrique d'une grande variété de blocs de construction chiraux. Tout naturellement ces réactions fournissent des voies importantes et utiles aux dérivés de cyclopentane chiraux hautement fonctionnalisés. Néanmoins, ces réactions de Desymmetrization sont maintenus en dehors du champ d'application de cette perspective, car ils ont déjà été examinés de façon suffisamment détaillée.
Un des premiers exemples de tels désymétrisation est la réaction classique Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert, un enantiogroup-différenciation catalysée proline aldolisation 6-enolendo de cyclopentane-1,3-dione 1 (schéma 1). 11 Les composés bicycliques condensés résultants (2 ou 3) ont été obtenus avec une énantiosélectivité élevée. Quelle que soit la mauvaise compréhension mécaniste au moment de sa découverte, cette réaction trouve une application immédiate dans des stéroïdes et d'autres synthèses de produits naturels, et porte également une importance historique comme l'origine de la catalyse asymétrique énamine.
Schéma réactionnel 1 Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert: un enantiogroup-6-différenciation enolendo aldolisation.
Énantiosélective protection de l'alcool a servi de stratégie populaire pour la désymétrisation des méso et alcools chiraux. 12 Parmi les plus couramment utilisés pour les groupes protecteurs des alcools, un acyle est resté la plus développée à cet effet. Soit acylation des alcools libres au moyen d'une réaction de transestérification ou l'hydrolyse du dérivé d'acyle approprié des alcools a été employé, en particulier dans la catalyse enzymatique. En utilisant conjointement ces deux processus, dans certains cas, les deux énantiomères de ce produit sont accessibles en utilisant la même enzyme, à condition que l'enzyme maintient la énantiopréférence dans les deux processus. Au cours de la synthèse énantiosélective de la structure de base du chromophore néocarzinostatine, Hirama et al. préparé les deux énantiomères de 4 via désymétrisation de méso 5-tert-butyldiméthylsilyloxy-2-cyclopentène-1,4-diol 5 et son dérivé diacétate 6 en utilisant la lipase Amano AK (schéma 2). 13 Dans les deux cas, monoacétates ont été obtenus essentiellement sous forme énantiopure un excellent rendement.
Schéma 2 désymétrisation de méso Enzymatic par -diol Hirama et al.
Schéma 3 catalytique silylation énantiosélective de méso par Snapper diols, Hoveyda et collègues.
transformations réductrices ont également été utilisés pour la désymétrisation de composés achiraux ou méso. 15 Cependant, le nombre de ces exemples est très limitée, en particulier lorsque l'on considère les dérivés du cyclopentane comme produit.
Au cours de la conversion de la synthèse d'estrone de Torgov dans un processus énantiosélective, Corey et ses collègues ont développé une désymétrisation réductrice élégante de achiral Torgov dicétone 12a comme l'étape clé à l'aide d'une réduction de CBS modifiée (schéma 4). 16 Le produit résultant 13a a été obtenu en un haut rendement et avec une excellente énantiosélectivité lorsque oxazaborolidine 14 a été utilisé comme catalyseur. Un niveau similaire de sélectivité a également été observée pour un substrat 12b simplifié. Cependant, une portée détaillée de ce protocole désymétrisation n'a jamais été explorée. Il faut mentionner que la transformation similaire a également été effectuée dans des conditions enzymatiques à l'aide de la levure de boulanger 17 et par hydrogénation par transfert en utilisant un catalyseur Ru-chiral. 18
Schéma 4 de désymétrisation réductive de cyclopentane-1,3-dione par Corey et al.
Alors que la majorité des processus de Desymmetrization procède par des transformations de formation de liaison, désymétrisation par une liaison-rupture / fragmentation est assez rare. En prenant une mémoire de Corey brefeldine A la synthèse, 19 Jørgensen et ses collaborateurs ont mis au point un désymétrisation-fragmentation asymétrique de dérivés de méso de cyclopentanone 15 (schéma 5). 20 En vertu de la catalyse de la thiourée bifonctionnel dérivé alcaloïde de quinquina (17 ou 18), méso epoxycyclopentanones [X = O] et cyclopropane cyclopentanone [X = C (CO2 Et) 2] a subi la fragmentation desymmetrizing pour générer des dérivés de cyclopenténone synthétiquement polyvalents 16 avec un rendement élevé avec une bonne à d'excellents énantiosélectivité. Cependant, la portée de cette réaction est relativement étroite.
Schéma 5 Desymmetrization-fragmentation de cyclopentanones bicycliques condensés par Jørgensen et al. 20
Les réactions de désymétrisation asymétriques décrits jusqu'à présent sont clairement substrat spécifique et relativement étroite dans sa portée, au moins dans la mesure où la synthèse de cyclopentanes enantioenriched est concerné. En fait, il y a seulement une poignée de réactions Desymmetrization qui affichent un large champ de substrat pour la synthèse de cyclopentanes enantioenriched.
alkylation allylique asymétrique catalysée par le palladium est une stratégie bien établie pour la synthèse d'une grande variété de blocs de construction chiraux. 21 Cette stratégie a également été exploitée pour la synthèse de enantioenriched carbocycles à cinq membres. Desymmetrization des dérivés de cyclopentène méso disubstitué avéré être une stratégie extrêmement efficace à cet effet (schéma 6). Les premiers efforts ont été dirigés vers l'alkylation allylique intramoléculaire avec méso bis-carbamates 19a pour la synthèse de bicyclique condensé de ceux-oxazolidin-2 20. Utilisation d'un ligand bisphosphine de Trost (21) assuré à rendement élevé et une excellente énantiosélectivité (Schéma 6A). 22 Plus récemment, un certain nombre de rapports décrit la variante intermoléculaires correspondante avec divers nucléophiles (schéma 6B). 23 rendement élevé et uniforme et énantiosélectivités ont été rencontrés lors de l'utilisation du ligand Trost 21. Les produits résultants ont été souvent utilisés comme substrats pour la réaction ultérieure d'alkylation allylique catalysée par Pd avec un second nucléophile. 23b, c Les produits de cette réaction en tandem ont été appliqués par Blechert et ses collaborateurs pour la synthèse énantiosélective de tetraponerines. 23b
Schéma 6 Desymmetrization de méso disubstitué dérivés de cyclopentène par alkylation allylique asymétrique catalysée par Pd.
Schéma 7 Desymmetrization de cyclopentène-1,3-diones par addition conjuguée énantiosélective catalysée par Cu-de dialkylzinc par Mikami et al.
Fig. 2 Des exemples représentatifs de produits naturels contenant à la fois le fragment cyclopentane et buténolide.
En plus de la vaste portée du substrat, nous avons également démontré la robustesse de notre réaction à un grand nombre de concurrents potentiellement électrophiles et nucléophiles en utilisant le protocole de dépistage de robustesse conçu par Glorius et al. 27 considérant que le niveau élevé de diastéréo- et énantiosélectivités a été principalement retenu en présence d'additifs divers, aucune formation de produit souhaité a été observée en présence d'amines aliphatiques. Notre rapport représente le premier exemple de l'application de ce protocole de dépistage de robustesse à une transformation asymétrique.
Conclusion
Catalytique désymétrisation asymétrique a été et continuera d'être une stratégie intéressante pour accéder à des blocs de construction chiraux enantioenriched. Cependant, l'application de cette stratégie pour la synthèse énantiosélective de chiraux carbocycles à cinq membres est resté plutôt sporadique, en particulier par rapport à leurs homologues de six chaînons. Comme le montrent les exemples ci-dessus, une grande variété de réactions peut être utilisé pour desymmetrize dérivés de cyclopentane méso ou prochiraux. En fait, les transformations apparemment peu spectaculaires, lorsqu'il est utilisé pour la rupture de symétrie, peuvent ouvrir des pistes pour la réalisation des objectifs complexes. De même, les lacunes des méthodes bien établies asymétriques catalytiques dans des substrats desymmetrizing méso ou prochiraux devraient continuer d'être la motivation derrière une meilleure compréhension des mécanismes et le développement de nouveaux catalyseurs chiraux. progrès plus stimulants le long de ces directions peuvent être attendus au cours des années à venir.
Alors que la génération d'un grand nombre de stéréocentres (et donc la diversité stéréochimique) par le biais désymétrisation peut être considéré comme un avantage, un désymétrisation idéal devrait éviter la création de nouveaux stéréocentres et serait encore passer par l'étape de formation d'une liaison synthétiquement progressive. La réaction Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert représente probablement l'exemple le plus réussi d'une telle réaction de désymétrisation. Son application dans la synthèse énorme des stéroïdes et d'autres produits naturels montre clairement que de telles réactions pourraient être très enrichissante. Cependant, la planification et la réalisation de ces types de réactions avec un niveau utile de stéréochimique est extrêmement difficile. Par conséquent, il est pas surprenant que les exemples de ces réactions sont rares. Compte tenu de l'expansion rapide de la catalyse asymétrique en termes de nouveaux concepts et de catalyseurs, l'émergence de plus de ce type de transformation peut être prévu dans un avenir pas si lointain.
Dans l'ensemble, en passant par l'apparition d'un grand nombre de transformations asymétriques catalytiques, il serait surprenant qu'ils ne contribuent pas aux résultats de plusieurs protocoles de Desymmetrization, y compris ceux qui fournissent cyclopentanes enantioenriched.