Hydrering av kol-kväve dubbelbindningar
Inom kemi är hydreringen av kol-kväve-dubbelbindningar tillsatsen av elementen av diväte (H 2 ) över en kol-kväve-dubbelbindning, vilket bildar aminer eller aminderivat. Även om en mängd olika allmänna metoder har utvecklats för enantioselektiv hydrering av ketoner, är metoder för hydrering av kol-kväve-dubbelbindningar mindre generella. Hydrogenering av iminer kompliceras av både syn / antiisomerisering och tautomerisering till enaminer, som kan hydreras med låg enantioselektivitet i närvaro av en kiral katalysator. Dessutom påverkar substituenten bunden till kväve både reaktiviteten och rumsliga egenskaper hos iminen, vilket komplicerar utvecklingen av ett allmänt katalysatorsystem för iminhydrering. Trots dessa utmaningar har metoder utvecklats som adresserar särskilda substratklasser, såsom N -aryl, N -alkyl och endocykliska iminer.
Om komplexet är kiralt och icke-racemiskt och substratet är prokiralt, kan ett överskott av en enda enantiomer av en kiral produkt resultera.
Mekanism och stereokemi
Väte för reduktion av C=N-dubbelbindning kan antingen tillhandahållas av vätgas (H2) eller överföras från källor för H2, såsom alkoholer och myrsyra. Processen katalyseras vanligtvis av övergångsmetallkomplex . För metallkatalyserade reaktioner kan överföringen av H2 till iminen fortskrida med antingen inre sfär- eller yttre sfärmekanismer.
Inre sfärens mekanismer
Relevanta för den inre sfärmekanismen är de två sätten genom vilka iminer kan koordinera, som en π eller som en σ-donatorligand. Pi-iminerna är också mottagliga för omvandling till iminiumligander vid N-protonering. Bindningssättet för iminen är oklart, både η 1 (σ-typ) och η 2 (π-typ). Det sista steget i mekanismen är frisättning av aminen. I vissa iridiumkatalyserade hydreringar tros mekanismen fortgå via en monohydridspecies. Iridiums oxidationstillstånd är alltid +3. Exempel:
Yttre sfärens mekanismer
Ruthenium(II)-komplex av aminligander är kända för att engagera sig i den yttre sfärens mekanism, under vilken imin/iminiumsubstratet inte binder direkt till metallcentret. Istället tar substratet emot elementen av H2 genom interaktion med Ru-H- och NH-ställen. Denna process används av Shvo-katalysatorn och många ruteniumaminkomplex. Ett sådant komplex är Barattas katalysator RuCl 2 (PPh 3 ) 2 (ampy) (ampy = 2- picolylamin ) för överföringshydrering .
Metallfria hydreringar
Eftersom substituenterna bundna till iminkvävet utövar en djupgående inverkan på reaktiviteten existerar få allmänna katalysatorsystem för enantioselektiv hydrering av iminer och iminderivat. Emellertid har katalysatorsystem utvecklats som katalyserar hydrering av särskilda klasser av iminer med hög enantioselektivitet och högt utbyte. Det här avsnittet beskriver några av dessa system och är organiserat efter iminens substitutionsmönster.
a-karboximiner är attraktiva prekursorer för a-aminosyror. Organokatalytisk reduktion av dessa substrat är möjlig med användning av en Hantzsch-ester och en kiral fosforsyrakatalysator.
Ansökningar
Iminhydrering tillhandahåller en praktisk väg till kirala aminer. Metolaklor är den aktiva ingrediensen i den mycket använda ogräsmedlet Dual Magnum. Ett nyckelsteg i dess industriella produktion innefattar enantioselektiv reduktion av en N -arylimin. Denna minskning uppnås med extremt hög omsättningstal (om än måttlig enantioselektivitet) genom användning av ett specialiserat katalysatorsystem bestående av [Ir(COD)Cl] 2 , modifierad Josiphos -ligand 3 och syra- och jodidtillsatser.
Jämförelse med andra metoder
Iminer kan reduceras enantioselektivt med användning av stökiometriska mängder av kirala metallhydrider. Sådana metoder har fördelen att de är lätta att implementera. Reduktion med hydrosilaner är ett andra alternativ till övergångsmetallkatalyserad hydrering.