Корей-Ицуно тотығуы (CBS тотығуы) – кетонды хиральды спиртке энантиоселективті түрлендіретін химиялық реакция. Табиғаттағы заттарды синтездеуде кең қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кори-Ицуно редукциясы, сондай-ақ Кори-Бакши-Шибата (CBS) редукциясы деп те аталады, бұл химиялық реакция, онда прохиральды кетон энантиоселективті түрде сәйкес хиральды, рацемилік емес спиртке тотықсыздандырылады. Кетондардың энантиоселективті тотықсыздануына қатысатын оксазаборолидин реагенті бұрын Ицуно лабораториясында жасалған, сондықтан бұл өзгерісті Ицуно-Кори оксазаборолидин редукциясы деп атау дұрыс болар.
The Corey–Itsuno reduction, also known as the Corey–Bakshi–Shibata (CBS) reduction, is a chemical reaction in which a prochiral ketone is enantioselectively reduced to produce the corresponding chiral, non racemic alcohol. The oxazaborolidine reagent which mediates the enantioselective reduction of ketones was previously developed by the laboratory of Itsuno and thus this transformation may more properly be called the Itsuno Corey oxazaborolidine reduction.
Тарих
1981 жылы Ицуно және оның әріптестері хиральды алкоксиамин-боран кешендерін ахиральды кетондарды хиральды спирттерге энантиоселективті және жоғары өніммен тотықсыздандыру үшін алғаш рет қолданғанын хабарлады. CBS тотықсыздандыруынан бері органикалық химиктер ахиральды кетондарды асимметриялық тотықсыздандырудың сенімді әдісі ретінде пайдаланып келеді. Ерекше айта кетелік, ол көптеген табиғи заттарды синтездеуде ғана емес, сонымен қатар өнеркәсіпте ірі көлемде қолданылады (төмендегі қолданылу аймағын қараңыз). Бірнеше шолулар жарияланды.
In 1981, Itsuno and coworkers first reported the use of chiral alkoxy amine borane complexes in reducing achiral ketones to chiral alcohols enantioselectively and in high yield. The CBS reduction has since been utilized by organic chemists as a reliable method for the asymmetric reduction of achiral ketones. Notably, it has found prominent use not only in a number of natural product syntheses, but has been utilized on large scale in industry (See Scope Below). Several reviews have been published.
Механизм
Кори және оның әріптестері бастапқыда катализдік тотығу-тотықсыздану кезінде алынған селективтілікті түсіндіру үшін келесі реакциялық механизмді ұсынды. Кейіннен катализатордың эндоциклді боры кетонға стерикалық жағынан қолжетімді жалғыз электрондық жұпқа (яғни кішірек алмастырғышқа жақын жалғыз жұпқа, Rs) координацияланады. Бұл артықшылықты байланысу 3 кетонның (ірі RL-субституенті басқа бағытқа бұрылады) және катализатордың R тобы арасындағы стерикалық өзара әрекеттесуді азайтуға және карбонилді және координацияланған боранды алты мүшелі өтпелі күйдегі гидридтің жақсы, беттік селективті ауысуына қалыптастыруға бағытталған. Гидридтің ауысуы хиралды 5 қосылысын береді, ал қышқылдағанда хиралды спирт 6 пайда болады. Катализаторды қайта жаңартудың соңғы қадамы екі түрлі жолмен (1 немесе 2) жүзеге асырылуы мүмкін. Бұл беттік селективті, молекулаішілік гидридтің ауысуына басты күш – боран реагентін бір мезгілде Льюис негіздік азотқа координациялау арқылы және эндоциклді борон атомының Льюис қышқылдығын кетонға координациялау арқылы арттыру. Энантиоселективтілікті оңтайландыру үшін КБС катализаторының әртүрлі туындылары және борды тотықсыздаушы агенттердің комбинациялары қолданылды. Субстраттарды таңдауда бірнеше қызықты жағдайларды атап өту керек. Біріншіден, 9 диарил жүйесінде кетондық орнын алмастырушылардың изостериялық сипатына қарамастан, салыстырмалы түрде жоғары стереоселективтілікке қол жеткізіледі, бұл электроникалық факторлар стериялық факторлардан басқа КБС тотықсыздануының стереоселективтілігіне де әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді. Температура да байқалатын стереоселективтілікте маңызды рөл атқарады. Жалпы, төмен температурада энантиомерлік артықшылықтар (ee) жоғарылайды. Алайда температураны көтергенде ee мәндері катализатор құрылымына және қолданылған борды тотықсыздаушы агентке байланысты максималды мәнге жетеді. Боран реагенті катехольборанды қолдану, ол 126 °C төмен температурада жүзеге асырылатын КБС тотықсыздануына қатысатыны көрсетілген, төмен температурада алынған төмен ee мәндерін жақсартуға әлеуетті шешім ұсынады. BH3 тотықсыздаушы ретінде КБС тотықсыздануымен байланысты энантиоселективтілік мәселелері туралы хабарланған. Nettles және басқалар бағалаған BH3•THF коммерциялық түрде қол жетімді ерітінділерінде энантиоселективтіліктің төмендеуіне әкелетін селективті емес тотықсыздануға қатысатын борогидридтің іздері бар екені анықталды. Борогидрид катализденген тотықсыздану жолы КБС катализденген тотықсыздану жолынан әлдеқайда баяу болғанымен, жанама реакция стереоселективтілікті оңтайландыру үшін әлеуетті қиындық тудырады. 2012 жылы Махале және басқалар кетондарды асимметриялық тотықсыздау үшін натрий борогидриді, N,N диэтиланилин гидрохлориді және (S) α,α дифенилпролинолдан ин ситу дайындалған N,N диэтиланилин бораны мен оксазаборолидин катализаторын пайдалана отырып, қауіпсіз және арзан әдіс әзірледі.
Corey and coworkers originally proposed the following reaction mechanism to explain the selectivity obtained in the catalytic reduction. Subsequently, the endocyclic boron of the catalyst coordinates to the ketone at the sterically more accessible electron lone pair (i. e. the lone pair closer to the smaller substituent, Rs). This preferential binding in 3 acts to minimize the steric interactions between the ketone (the large RL substituent directed away) and the R’ group of the catalyst, and aligns the carbonyl and the coordinated borane for a favorable, face selective hydride transfer through a six membered transition state 4. Hydride transfer yields the chiral 5, which upon acidic workup yields the chiral alcohol 6. The last step to regenerate the catalyst may take place by two different pathways (Path 1 or 2). The predominant driving force for this face selective, intramolecular hydride transfer is the simultaneous activation of the borane reagent by coordination to the Lewis basic nitrogen and the enhancement of the Lewis acidity of the endocyclic boron atom for coordination to the ketone. Combinations of different derivatives of the CBS catalyst and borane reducing agents have been employed to optimize enantioselectivity. Several interesting cases are worth noting in this selection of substrates. First, in the case of the diaryl system 9, relatively high stereoselectively is achieved despite the isosteric nature of the ketone substituents, suggesting that electronics in addition to sterics may play a role in the stereoselectivity of the CBS reduction. Temperature also plays a critical role in the observed stereoselectivity. In general, at lower temperatures enantiomeric excesses (ee's) are obtained. However, when the temperature is increased, the ee values reach a maximum value that is dependent on the catalyst structure and borane reducing agent used. The use of the borane reagent catecholborane, which has been shown to participate in CBS reductions carried out at temperatures as low as 126 °C with marked enantioselectivity, offers a potential solution to improving the diminished ee values obtained at lower temperatures. Enantioselectivity issues associated with the use of BH3 as the reducing agent for the CBS reduction have been reported. Commercially available solutions of BH3•THF evaluated by Nettles et al. were shown to contain trace amounts of borohydride species, which participate in nonselective reductions that led to the diminished enantioselectivity. Though the borohydride catalyzed reduction pathway is much slower than the CBS catalyzed reduction, the side reaction still presents a potential challenge to optimize stereoselectivity. In 2012, Mahale et al. developed a safe and inexpensive procedure for asymmetric reduction of ketones using in situ prepared N,N diethylaniline borane and oxazaborolidine catalyst from sodium borohydride, N,N diethylaniline hydrochloride and (S) α,α diphenylprolinol
Вариациялар
Кори әзірлеген CBS катализаторы 1 CBS-ді азайту реакциясында жиі қолданыла бастағанымен, катализатордың басқа туындылары да жасалып, табысты пайдаланылды. CBS катализаторының R’ тобы редукцияның энантиоселективтілігінде маңызды рөл атқарады, және жоғарыдағы Ауқым бөлімінде көрсетілгендей, селективтілікті оңтайландыру үшін CBS R’ тобының бірнеше түрлері қолданылған. Энантиоселективті редукция өнеркәсіпте де ірі көлемде қолданылған. Джонс және авторлар тобы MK 0417 толық синтезінде CBS-ді азайтуды пайдаланды, бұл суға ерігіш карбоангидраза тежегіші, ол терапиялық мақсатта көз ішіндегі қысымды төмендету үшін қолданылады.
Although CBS catalyst 1 developed by Corey has become commonly employed in the CBS reduction reaction, other derivatives of the catalyst have been developed and utilized successfully. The R’ group of the CBS catalyst plays an important role in the enantioselectivity of the reduction, and as illustrated in above in the Scope section, several variations of the CBS R’ group have been employed to optimize selectivity. The enantioselective reduction has also been employed on large scale in industry. Jones et al. utilized the CBS reduction in the total synthesis of MK 0417, a water soluble carbonic anhydrase inhibitor which has been used therapeutically to reduce intraocular pressure.