Хиральные реагенты: Браун и CBS
Реагенты Брауна: гидроборирование и альпин-боран
Хиральный терпен α-пинен дёшев в обоих энантиомерах — Браун сделал из него хиральные бораны.
Как работают хиральные бораны
- α-Пинен + \(\ce{BH3}\) (2 : 1) → Ipc₂BH: две объёмные пинановые группы создают хиральный «карман».
- Ipc₂BH + цис-алкен → гидроборирование одной гранью; окисление \(\ce{H2O2}\)/NaOH (с сохранением конфигурации) → спирт с высоким ee. Транс- и тризамещённые алкены с Ipc₂BH реагируют плохо — для них берут IpcBH₂.
- Альпин-боран (α-пинен + 9-BBN) восстанавливает альдегиды и ацетиленовые кетоны: водород переходит от пинанового фрагмента через шестичленное переходное состояние, α-пинен уходит.
- DIP-Cl (Ipc₂BCl) восстанавливает арилалкилкетоны.
- Энантиомер реагента → энантиомер продукта: (+)- и (−)-α-пинен дают противоположные спирты.
Примеры
1. цис-Бут-2-ен + Ipc₂BH, затем \(\ce{H2O2}\), NaOH → бутан-2-ол одним энантиомером.
2. Бензальдегид-1-d (PhCDO) + альпин-боран → PhCHD–OH одним энантиомером: дейтерий создаёт стереоцентр.
errorРеагент стехиометрический
Хиральный боран расходуется: на моль продукта — моль реагента. Поэтому для кетонов чаще берут каталитический метод CBS.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько стереоцентров у бензилового спирта-α-d PhCHDOH?
expand_moreПоказать решение
Один: четыре разных заместителя — фенил, OH, H и D.
CBS и BINAL-H: восстановление кетонов
Каталитический вариант лучше стехиометрического: катализатора CBS нужно 5–10 мол. %, а ee продукта часто выше 95 %.
Как предсказать продукт восстановления по CBS
- Катализатор — оксазаборолидин из (S)- или (R)-дифенилпролинола; восстановитель — \(\ce{BH3*THF}\).
- Кетон координируется атомом бора цикла (кислота Льюиса) так, что большая группа смотрит в сторону от заместителя катализатора; \(\ce{BH3}\) связан с соседним атомом азота.
- Гидрид переходит к карбонилу через шестичленное переходное состояние; катализатор освобождается.
- Селективность тем выше, чем сильнее различаются по размеру группы при C=O.
- BINAL-H (Нойори): \(\ce{LiAlH4}\) + BINOL + EtOH — стехиометрический хиральный гидрид для арил- и алкинилкетонов.
Примеры
1. Ацетофенон + \(\ce{BH3*THF}\), (S)-CBS (10 мол. %) → (R)-1-фенилэтанол, ee около 97 %.
2. Ацетофенон + (S)-BINAL-H → 1-фенилэтанол одним энантиомером (пример из пособия Сальникова).
errorРазмер групп решает всё
CBS различает группы при C=O по объёму: чем больше разница, тем выше ee.
edit_noteПопробуйте сами
Какой спирт даст пропиофенон с (S)-CBS?
expand_moreПоказать решение
(R)-1-Фенилпропан-1-ол: фенил — большая группа, этил — малая, как метил у ацетофенона.
push_pinГлавное
Стехиометрические хиральные реагенты из α-пинена: диизопинокамфеилборан Ipc₂BH гидроборирует цис-алкены одной гранью (после окисления — спирты с высоким ee), транс- и тризамещённые алкены — хуже (для них IpcBH₂); альпин-боран (α-пинен + 9-BBN, Мидленд) восстанавливает альдегиды и ацетиленовые кетоны через циклическое переходное состояние, пинен уходит; DIP-Cl — для арилалкилкетонов. BINAL-H (\(\ce{LiAlH4}\) + BINOL + EtOH, Нойори) восстанавливает арил- и алкинилкетоны. Каталитический метод — CBS: оксазаборолидин из дифенилпролинола (L-пролин) + \(\ce{BH3}\); кетон координируется атомом бора цикла большой группой в сторону от заместителя катализатора, гидрид переходит от борана, связанного с атомом азота; (S)-CBS + ацетофенон → (R)-1-фенилэтанол (ee около 97 %). Селективность тем выше, чем сильнее различаются по размеру группы при C=O.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.