Synthèse asymétrique
La synthèse asymétrique produit préférentiellement un énantiomère d'un produit chiral, en utilisant des catalyseurs, des auxiliaires ou des réactifs chiraux pour contrôler le nouveau stéréocentre.
Definition
La synthèse asymétrique est la préparation d'un composé chiral sous forme d'un seul énantiomère (ou en excès énantiomérique) au moyen d'une influence chirale qui différencie les deux résultats stéréochimiques possibles.
Scope
Ce sujet couvre les stratégies de la synthèse asymétrique — auxiliaires chiraux, réactifs chiraux et réactions catalytiques asymétriques — incluant l'hydrogénation asymétrique, l'époxydation et l'organocatalyse, ainsi que la mesure de l'énantiosélectivité par l'excès énantiomérique.
Core questions
- Comment un catalyseur ou un auxiliaire chiral peut-il orienter une réaction vers un seul énantiomère ?
- Pourquoi la synthèse asymétrique catalytique est-elle particulièrement précieuse par rapport à l'utilisation de réactifs chiraux stœchiométriques ?
- Comment l'énantiosélectivité est-elle quantifiée et améliorée ?
Key theories
- Synthèse asymétrique catalytique
- Un catalyseur chiral substœchiométrique différencie les états de transition énantiomériques, produisant un excès énantiomérique élevé à partir de matériaux de départ achiraux ; des exemples marquants incluent l'hydrogénation asymétrique et l'époxydation.
- Auxiliaires chiraux et organocatalyse
- Les auxiliaires chiraux sont temporairement attachés à un substrat pour diriger la stéréochimie, puis retirés, tandis que les organocatalyseurs à petites molécules réalisent l'énantiocontrôle par des états de transition bien définis sans métaux.
Mechanisms
L'énantiosélectivité apparaît lorsqu'un environnement chiral rend les deux états de transition diastéréomères menant aux produits énantiomériques inégaux en énergie. Les catalyseurs tels que les complexes phosphine-métal chiraux ou les organocatalyseurs aminés présentent une poche chirale définie qui favorise une approche du substrat, tandis que les auxiliaires chiraux convertissent l'énantiosélection en une diastéréosélection plus contrôlable.
Clinical relevance
Étant donné que les énantiomères de médicaments peuvent différer considérablement en termes d'activité et de sécurité, la synthèse asymétrique est essentielle pour produire efficacement des produits pharmaceutiques à énantiomère unique ; l'importance de ce domaine a été reconnue par le prix Nobel de 2001 attribué à Knowles, Noyori et Sharpless, et par le prix de 2021 pour l'organocatalyse asymétrique.
History
L'hydrogénation asymétrique de Knowles a permis la synthèse industrielle de la L-DOPA ; Noyori et Sharpless ont largement étendu les méthodes catalytiques asymétriques, et l'essor ultérieur de l'organocatalyse (List et MacMillan) a ajouté une dimension sans métal, marquant des décennies de progrès reconnus par le prix Nobel.
Key figures
- William S. Knowles
- Ryoji Noyori
- K. Barry Sharpless
- Benjamin List
- David MacMillan
Related topics
Seminal works
- noyori2002
- careysundberg2007b
Frequently asked questions
- Qu'est-ce que l'excès énantiomérique ?
- L'excès énantiomérique (ee) est le pourcentage par lequel un énantiomère dépasse l'autre dans un mélange ; un ee de 90 pour cent signifie 95 pour cent d'un énantiomère et 5 pour cent de l'autre, et c'est la mesure standard de la sélectivité d'une réaction asymétrique.
- Pourquoi la synthèse asymétrique catalytique est-elle si prisée ?
- Un seul catalyseur chiral peut convertir de grandes quantités de matière achirale en un seul énantiomère, de sorte que la chiralité est multipliée catalytiquement plutôt que fournie en quantité stœchiométrique complète, rendant le processus plus économique et plus économe en atomes.