Macmillan Imidazolidinonové organokatalyzátory

Asymetrická katalýza bez kovů

Organické katalyzátory na bázi imidazolidinonů, které vyvinul profesor David MacMillan na Caltechu, jsou určeny jako obecné katalyzátory pro různé asymetrické transformace. První vysoce enantioselektivní organokatalytický Dielsovu-Alderovu reakci s použitím (5S)-2,2,3-trimethyl-5-fenylmethyl-4-imidazolidinon monohydrochloridu uvedl MacMillan ve své průkopnické práci v roce 2000 (Snímek 1).¹ Aktivovaný iminiový ion, který vznikl kondenzací imidazolidinonu a α,β-nenasyceného aldehydu, prošel reakcí s různými dieny za vzniku [4+2]-cykloaduktů s vynikajícími výtěžky a enantioselektivitou.    

Schéma 1

Další organokatalytické transformace, jako jsou 1,3-dipolární cykloadice,² Friedel-Craftsovy alkylace,

sup>3 α-chlorinace,³ α-fluorinace,⁴2/sup> a intramolekulární Michaelovy reakce⁵ byly popsány s použitím MacMillanových imidazolidinonových organokatalyzátorů, přičemž všechny probíhaly s vysokou mírou enantioselektivity (Schéma 2).

Schéma 2

MacMillan našel optimalizovanou strukturu v (2S,5S)-(-))-2-tert-butyl-3-methyl-5-benzyl-4-imidazolidinon pro Friedelovu-Craftsovu alkylaci indolů (Schéma 3). ^5,6

Schéma 3

Syntetická využitelnost této koncepce byla později prokázána při totální syntéze (-)-flustraminu B, biologicky aktivního alkaloidu obsahujícího pyrroloindolin (Schéma 4).⁷

Schéma 4

Nedávno byl vyvinut fotochemický enantioselektivní α-alkylační protokol, který byl použit k úplné syntéze (-)-enterolaktonu a (-)-enterodiolu. Reakce probíhá v přítomnosti viditelného světla a za nepřítomnosti fotokatalyzátoru prostřednictvím světlem aktivovaného komplexu s přenosem náboje. (Schéma 5).⁸

Schéma 5

Odkazy

1. Ahrendt KA, Borths CJ, MacMillan DWC. 2000. New Strategies for Organic Catalysis:  The First Highly Enantioselective Organocatalytic Diels?Alder Reaction. J. Am. Chem. Soc.. 122(17):4243-4244. https://doi.org/10.1021/ja000092s

2. Jen WS, Wiener JJM, MacMillan DWC. 2000. New Strategies for Organic Catalysis:  The First Enantioselective Organocatalytic 1,3-Dipolar Cycloaddition. J. Am. Chem. Soc.. 122(40):9874-9875. https://doi.org/10.1021/ja005517p

3. Paras NA, MacMillan DWC. 2001. New Strategies in Organic Catalysis:  The First Enantioselective Organocatalytic Friedel?Crafts Alkylation. J. Am. Chem. Soc.. 123(18):4370-4371. https://doi.org/10.1021/ja015717g

4. Beeson TD, MacMillan DWC. 2005. Enantioselective Organocatalytic ?-Fluorination of Aldehydes. J. Am. Chem. Soc.. 127(24):8826-8828. https://doi.org/10.1021/ja051805f

5. Hechavarria Fonseca MT, List B. 2004. Catalytic Asymmetric Intramolecular Michael Reaction of Aldehydes. Angew. Chem. Int. Ed.. 43(30):3958-3960. https://doi.org/10.1002/anie.200460578

6. Austin JF, MacMillan DWC. 2002. Enantioselective Organocatalytic Indole Alkylations. Design of a New and Highly Effective Chiral Amine for Iminium Catalysis. J. Am. Chem. Soc.. 124(7):1172-1173. https://doi.org/10.1021/ja017255c

7. Austin JF, Kim S, Sinz CJ, Xiao W, MacMillan DWC. 2004. Enantioselective organocatalytic construction of pyrroloindolines by a cascade addition–cyclization strategy: Synthesis of (–)-flustramine B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. 101(15):5482-5487. https://doi.org/10.1073/pnas.0308177101

8. Yetra SR, Schmitt N, Tambar UK. Catalytic photochemical enantioselective α-alkylation with pyridinium salts. Chem. Sci.. 14(3):586-592. https://doi.org/10.1039/d2sc05654b