Síntesis Asimétrica
La síntesis asimétrica produce preferentemente un enantiómero de un producto quiral, utilizando catalizadores, auxiliares o reactivos quirales para controlar el nuevo estereocentro.
Definition
La síntesis asimétrica es la preparación de un compuesto quiral como un solo enantiómero (o en exceso enantiomérico) mediante una influencia quiral que diferencia los dos posibles resultados estereoquímicos.
Scope
Este tema abarca las estrategias de la síntesis asimétrica —auxiliares quirales, reactivos quirales y reacciones asimétricas catalíticas— incluyendo la hidrogenación asimétrica, la epoxidación y la organocatálisis, así como la medición de la enantioselectividad mediante el exceso enantiomérico.
Core questions
- ¿Cómo puede un catalizador o auxiliar quiral sesgar una reacción hacia un enantiómero?
- ¿Por qué la síntesis asimétrica catalítica es especialmente valiosa en comparación con el uso de reactivos quirales estequiométricos?
- ¿Cómo se cuantifica y mejora la enantioselectividad?
Key theories
- Síntesis asimétrica catalítica
- Un catalizador quiral subestequiométrico diferencia los estados de transición enantioméricos, proporcionando un alto exceso enantiomérico a partir de materiales de partida aquirales; ejemplos destacados incluyen la hidrogenación y la epoxidación asimétricas.
- Auxiliares quirales y organocatálisis
- Los auxiliares quirales se unen temporalmente a un sustrato para dirigir la estereoquímica y luego se eliminan, mientras que los organocatalizadores de molécula pequeña logran el enantiocontrol a través de estados de transición bien definidos sin metales.
Mechanisms
La enantioselectividad surge cuando un entorno quiral hace que los dos estados de transición diastereoméricos que conducen a los productos enantioméricos tengan energías desiguales. Los catalizadores, como los complejos de fosfina-metal quirales o los organocatalizadores de amina, presentan un bolsillo quiral definido que favorece una aproximación del sustrato, mientras que los auxiliares quirales convierten la enantio selección en una diastereo selección más controlable.
Clinical relevance
Dado que los enantiómeros de los fármacos pueden diferir enormemente en actividad y seguridad, la síntesis asimétrica es fundamental para producir productos farmacéuticos de un solo enantiómero de manera eficiente; la importancia de este campo fue reconocida con el Premio Nobel de 2001 a Knowles, Noyori y Sharpless, y el Premio de 2021 por la organocatálisis asimétrica.
History
La hidrogenación asimétrica de Knowles posibilitó la síntesis industrial de L-DOPA; Noyori y Sharpless extendieron ampliamente los métodos catalíticos asimétricos, y el posterior auge de la organocatálisis (List y MacMillan) añadió una dimensión libre de metales, marcando décadas de progreso reconocido con el Nobel.
Key figures
- William S. Knowles
- Ryoji Noyori
- K. Barry Sharpless
- Benjamin List
- David MacMillan
Related topics
Seminal works
- noyori2002
- careysundberg2007b
Frequently asked questions
- ¿Qué es el exceso enantiomérico?
- El exceso enantiomérico (ee) es el porcentaje en que un enantiómero excede al otro en una mezcla; un ee del 90 por ciento significa un 95 por ciento de un enantiómero y un 5 por ciento del otro, y es la medida estándar de cuán selectiva es una reacción asimétrica.
- ¿Por qué la síntesis asimétrica catalítica es tan valorada?
- Un solo catalizador quiral puede convertir grandes cantidades de material aquiral en un enantiómero, por lo que la quiralidad se multiplica catalíticamente en lugar de suministrarse en cantidad estequiométrica completa, lo que hace que el proceso sea más económico y eficiente en átomos.