Новости химической науки > новый ряд катализаторов для энантиоселективного гидрирования

Синтезирован новый катализатор на основе рутения (II) для асимметрического гидрирования методом переноса атомов водорода.

Под странным термином "гидрирование методом переноса атомов водорода" следует понимать восстановление кратных связей с помощью химических соединений-доноров атомов водорода в присутствии катализаторов. При этом вовсе не обязательно, что восстановление протекает по радикальному механизму. К этой группе реакций относят например, восстановление по Мейервейну-Понндорфу-Верлею.

Другим методом является использование комплексов рутения (Рис. 1) в качестве катализаторов и изопропанола или смеси муравьиная кислота-триэтиламин. Профессор Мартин Уиллс (Martin Wills) предложил соединить ареновый и амидный (или аминовый) лиганды комплекса с помощью углеродного мостика (2, 3) с целью: 1) увеличить стабильность комплекса 2) устранить возможное вращение аренового лиганда для того, чтобы вводить в него различные заместители для выяснения их влияния на реакционную способность. Отсутствие вращения позволяет узнать, где какой заместитель находится.

Рис. 1. Структуры катализаторов.

Комплексы, такие как 2, не обладали особенной реакционной способностью по сравнению с 1, в то время как комплекс 3 оказался весьма эффективным катализатором. Например, восстановление ацетофенона было достигнуто за 3 часа, в то время как использование 1 требует проведения реакции в течение порядка 12-14 часов (в оригинале использовался термин overnight). Следует отметить, что предшественник 3 - соединение 6 (схема 1) - также был испытан на каталитическую активность и оказался несколько менее эффективным катализатором. При этом 6 превращают в 3 in situ.

Схема 1. Метод получения коплекса 3.

Катализатор 3 очень активен и стабилен. Отличные выходы и энантиомерный избыток продукта восстановления были получены даже при загрузке 3 в количестве 0,01 мол. %, хотя для этого потребовалось весьма продолжительное время - 79 часов. В обычных условиях загрузка катализатора составляла 0,5 мол. %. В этих условиях арилалкилкетоны восстанавливались при температуре 40°С в течение 2-5 часов. Использование такой же загрузки соединения 6 требовало более продолжительного времени (порядка 24 часов) при той же температуре.

Наличие арильного заместителя важно для достижения высокого энантиомерного избытка продукта (например продукт восстановления циклогексилметилкетона был получен лишь с ее=69%, хотя это явлется достижением для ареновых комплексов рутения). В представленной модели переходного состояния (рис. 2, слева) авторы объясняют этот факт наличием благоприятного π-арил-аренового взаимодействия. Справа модель благоприятного переходного состояния для соединений, не имеющих арильных групп, - энантиоселективность при этом получается противоположной, при использовании того же самого катализатора.

Рис. 2. Модели благоприятных переходных состояний для разных субстратов.

Источник J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7318-7319