Síntese Assimétrica

A síntese assimétrica produz preferencialmente um enantiômero de um produto quiral, utilizando catalisadores quirais, auxiliares ou reagentes para controlar o novo estereocentro.

Definition

Síntese assimétrica é a preparação de um composto quiral como um único enantiômero (ou em excesso enantiomérico) por meio de uma influência quiral que diferencia os dois possíveis resultados estereoquímicos.

Scope

Este tópico abrange as estratégias de síntese assimétrica — auxiliares quirais, reagentes quirais e reações assimétricas catalíticas — incluindo hidrogenação assimétrica, epoxidação e organocatálise, e a medição da enantiosseletividade por excesso enantiomérico.

Core questions

• Como um catalisador ou auxiliar quiral pode direcionar uma reação para um enantiômero?
• Por que a síntese assimétrica catalítica é especialmente valiosa em comparação com o uso de reagentes quirais estequiométricos?
• Como a enantiosseletividade é quantificada e melhorada?

Key theories

Síntese assimétrica catalítica

Um catalisador quiral subestequiométrico diferencia os estados de transição enantioméricos, fornecendo alto excesso enantiomérico a partir de materiais de partida aquirais; exemplos marcantes incluem hidrogenação e epoxidação assimétricas.

Auxiliares quirais e organocatálise

Auxiliares quirais são temporariamente ligados a um substrato para direcionar a estereoquímica e depois removidos, enquanto organocatalisadores de pequenas moléculas alcançam o enantiocontrole através de estados de transição bem definidos sem metais.

Mechanisms

A enantiosseletividade surge quando um ambiente quiral torna os dois estados de transição diastereoméricos que levam aos produtos enantioméricos desiguais em energia. Catalisadores como complexos de fosfina-metal quirais ou organocatalisadores de amina apresentam um sítio quiral definido que favorece uma abordagem do substrato, enquanto auxiliares quirais convertem a enantiosseleção em uma diastereosseleção mais controlável.

Clinical relevance

Como os enantiômeros de fármacos podem diferir grandemente em atividade e segurança, a síntese assimétrica é central para a produção eficiente de fármacos de um único enantiômero; a importância do campo foi reconhecida pelo Prêmio Nobel de 2001 para Knowles, Noyori e Sharpless e pelo Prêmio de 2021 para a organocatálise assimétrica.

History

A hidrogenação assimétrica de Knowles possibilitou a síntese industrial da L-DOPA; Noyori e Sharpless estenderam amplamente os métodos assimétricos catalíticos, e o posterior surgimento da organocatálise (List e MacMillan) adicionou uma dimensão livre de metais, marcando décadas de progresso reconhecido pelo Nobel.

Key figures

• William S. Knowles
• Ryoji Noyori
• K. Barry Sharpless
• Benjamin List
• David MacMillan

Seminal works

• noyori2002
• careysundberg2007b

Frequently asked questions

O que é excesso enantiomérico?

Excesso enantiomérico (ee) é a porcentagem pela qual um enantiômero excede o outro em uma mistura; um ee de 90 por cento significa 95 por cento de um enantiômero e 5 por cento do outro, e é a medida padrão de quão seletiva é uma reação assimétrica.

Por que a síntese assimétrica catalítica é tão valorizada?

Um único catalisador quiral pode converter grandes quantidades de material aquiral em um enantiômero, de modo que a quiralidade é multiplicada cataliticamente em vez de ser fornecida em quantidade estequiométrica total, tornando o processo mais econômico e eficiente em termos de átomos.