Kiralitás és aszimmetrikus katalízis. Mika László Tamás

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Kiralitás és aszimmetrikus katalízis. Mika László Tamás laszlo.t.mika@mail.bme.hu"

Pál Bodnár
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kiralitás és aszimmetrikus katalízis Mika László Tamás Köszönet rof. Bakos Józsefnek (annon Egyetem, Szerves Kémia Tanszék) az előadás összeállításához nyújtott segítségéért ZÖLD KÉMIA A kémiai termékek tervezését, termelését és felhasználását irányító 12 alapelv egységes alkalmazása, melyek eredményeként csökken vagy megszűnik a környezetre veszélyes anyagok előállítása és felhasználása. A 9. alapelv Reagensek helyett katalizátorok alkalmazását kell előtérbe helyezni. Anastas,. T. & Warner, J.. Green hemistry: Theory and ractice, xford University ress, xford,

termelését és felhasználását irányító 12 alapelv egységes alkalmazása, melyek eredményeként csökken vagy megszűnik a környezetre veszélyes anyagok

2 KIRALITÁS KIRALITÁS A TEMLMKBAN 2

3 TIKAI TISZTASÁG onvolvulus arvensis Lonicera sempervirens Mezei szulák Lonc A SIGÁK IRÁNYULTSÁGA 3

4 RAÉM KISZIMATLATÓ KIRALITÁS LIMNÉN (S) citrom illat (R) narancs illat 4

5 ÍZLELETŐ KIRALITÁS ASZARTÁM (E951) ASZARAGIN 2 N 2 N 2 N (S) keserű N 2 (R) édes Az aszpartám 190-szer édesebb a szacharóznál METLALR DUAL A gyomírtószerek alkalmazása kulcsszerepet tölt be a megfelelő terméshozamok elérésében. De ehhez hány izomert kell kiszórni a földekre? (R ax, 1R) (S ax, 1R) ogyan segíthet egy jó megtervezett katalizátor? -U. Blaser Adv. Synth. atal. 2002, 344, 17. (R ax, 1S) (S ax, 1S) Aktív sztereoizomerek ~ 500g/ha 5

elérésében. De ehhez hány izomert kell kiszórni a földekre?

6 EGY JÓL TERVEZETT KATALIZÁTR SÖKKENTI A MELLÉKTERMÉKEK MENNYISÉGÉT Ir/Xyxliphos Ar: m,m-dimetil-fenil Szubsztrát / katalizátor = TF = h -1 1 g katalizátor à 1 t termék à 2000 ha ans-ulrich Blaser Application of Iridium atalysts in the Fine hemicals Industry in Iridium omplexes in rganic Synthesis. Eds. L. A. ro and. laver, 2009 WILEY-V, Weinheim EGY SZÉNATM KULSSZEREE N N N N (R)-Thalidomide (S)-Thalidomide N N tükörtengely N N R2 R2 gyógyhatású R1 R1 R3 R3 R: rectus S: sinister Születési rendellenesség 6

hemicals Industry in Iridium omplexes in rganic Synthesis. Eds. L. A. ro and.

7 A SZÜLETÉSI RENDELLENESSÉG Az 50-es évek végén Nyugat-Németországban ontergan néven forgalmazták, recept nélkül kapható nyugtatóként ben betiltották. Sokat a modern idők egyik legnagyobb orvosi tragédiájának tartják ben a Jeruzsálemi éber Egyetem kórházában felfedezték, hogy a szer javít a leprában szenvedő betegek állapotán ban az FDA is jóváhagyta a szer lepra elleni használatát ELTÉRŐ BILÓGIAI ATÁSÚ VEGYÜLETEK DA N 2 (S)-2-amino-3-(3,4 dihydroxyphenyl)propanoic acid (S): vérnyomás szabályozó N 2 (R)-2-amino-3-(3,4- dihydroxyphenyl)propanoic acid (R): nincs hatás Nir RANLL Nir (S)-1-(isopropylamino)-3-(naphthalen-1-yloxy)propan-2-ol (R)-1-(isopropylamino)-3-(naphthalen-1-yloxy)propan-2-ol (S): szivritmuszavar (R): fogamzásgátló 7

1998-ban az FDA is jóváhagyta a szer lepra elleni használatát ELTÉRŐ BILÓGIAI ATÁSÚ VEGYÜLETEK DA N 2 (S)-2-amino-3-(3,4 dihydroxyphenyl)propanoic acid (S): vérnyomás szabályozó N 2

8 GYÓGYSZEREK KIRALITÁSA ÉS SZÁRMAZÁSA Gyógszerek 668 Természet és félszintetikus 147 Akirális 2 Királis 145 ptikailag tiszta formában forgalmazva 119 Racém formában forgalmazva 8 Szintetikus 521 Akirális 269 Királis 252 ptikailag tiszta formában forgalmazva 110 Racém formában forgalmazva 140 Millership, J.S., Fitzpatrick, A.; hirality, 1993, 5, NÖVÉNYVÉDŐSZEREK KIRALITÁSA ÉS SZÁRMAZÁSA Természetes 13 Királis 13 ptikailag tiszta formában forgalmazva 13 Növényvédőszerek 550 Szintetikus 537 Nem királis 447 ptikailag tiszta formában forgalmazva 9 Királis 90 Racém vagy izomer elegyként forgalmazva 83 8

9 ENANTIMER TÖBBLET ee (enantiomeric excess) ee = R S R + S 100% R (50) S (50) ee = % = 0% racém R (75) S (25) ee = % = 50% racém R (95) 5 ee = % = 90% ÉRTÉKNÖVEKEDÉS /1g 3.8 /1g Arány: /1g /1g Arány: Raney-Ni 100, 100 bar 2 (S,S)-TA-NaBr-MRaney-Ni 100, 100 bar 2 (R,R)-TA-NaBr-MRaney-Ni (2S,4S)-pentane-2,4-diol 100, 100 bar 2 (2R,4R)-pentane-2,4-diol /1g 74.3 /1g Arány: TA: Tartaric acid (borkősav) S,S R,R 9

10 AZ ASSZIMMETRIKUS SZINTÉZISEK JELENTŐSÉGE 2001-es Kémiai Nóbel-díj William Knowles ( ) Monsanto Missouri, USA Ryoji Noyori (1938- ) Nagoya University Japan Berry Sharpless (1941- ) Scripps Research Inst. La Jolla, A, USA ASSZIMMETRIKUS REDUKIÓ Aminosavak, aminok, alkoholok és β-amino-alkoholok előállítása prokirális szubsztrát R 3 X R 1 R 2 2 vagy hidrogén donor katalizátor Királis termék X R 1 R 3 R 2 X: (),, N GYAN VISSZÜK A KIRÁLIS INFRMÁIÓT A RENDSZERBE? Katalizátor: királis információ hordozója 10

La Jolla, A, USA ASSZIMMETRIKUS REDUKIÓ Aminosavak, aminok, alkoholok és β-amino-alkoholok előállítása prokirális szubsztrát R 3

11 ASZIMMETRIKUS KATALIZÁTR KRAI EREDMÉNYEK α-fenil-akrilsav lrhl bar 2, r L: h 3 ee: 15% (R)-2-fenilpropionsav W. S. Knowles, M. J. Sabacky hem. ommun. 1968, 1445 [Rhl(1,5-hexadién)] 2 α-fetilsztirol L: 1 bar 2, 25 oldószer: benzol h 3 r ee: 7-8% (S)-2-fenilbután L. orner,. Siegel.,. Bühte Angew. hem. Int. Ed. Engl. 1968, 7,

1968, 1445 [Rhl(1,5-hexadién)] 2 α-fetilsztirol L: 1 bar 2, 25 oldószer: benzol h 3 r

12 NÉÁNY A ~3000 ISMERT KIRÁLIS LIGANDUMKBÓL Dr. Jan. Lennon (Dowpharma), rocess Aspects of Asymmetric ydrogenation SI rocess Development Symposium 5th-7 th December 2007 A SZUBSZTRÁTUM KRDINÁIÓJA si-re re-si +kat* +kat* N 3 N N 3 (R)-termék (S)-termék A királis katalizátor különbséget tesz a szubsztrátum két oldala között A fémkomplex nem egyforma valószínűséggel koordinálódik az ún. re-si és si-re oldalról (enantiotóp felületek diszkriminált koordinációja) a a molekula a jobb, azaz re-si oldalával kötődik a katalizátorhoz, akkor a cis-addicióval lejátszódó reakcióban az (S)-termék keletkezik, ellenkező esetben az (R)-módosulat. s. egedűs, I. Gergely,. Gulyás, J. Madarász, Á. Szöllősy, J. Bakos Magyar Kémiai Folyóirat, 2007,

(R)-termék (S)-termék A királis katalizátor különbséget tesz a szubsztrátum két oldala között A fémkomplex nem egyforma valószínűséggel koordinálódik az ún.

13 KIRÁLIS LIGANDUMK h 2 2 h 2 h h 2 h 2 h 1 AM 2 DIAM 3 DI 4 henyl-b-glu R R' h 2 h 2 h 2 5a R=R'= 3 hiraphos 5b R=, R'= 3 rophos 5c R=, R'= c-hexyl ycphos h 2 har 6a Ar=h BD 6b Ar=m- 6 4 S 3 - Na + Fe h 2 7 Joshiphos N 2 h 2 tbu 8 BM h 2 3 (R) 2 9 BINA h 2 10 Duphos ennhos ( R) 2 12 R=3,3'-dimethyl- 2,2'-biphenyl Amrani, Y., Lecomte, L., Sinou, D., Bakos, J., Tóth, I., eil, B.: rganometallics 1989, 8, 542. Bakos, J., eil, B., Markó, L: J. rganometal. hem.1983, 253, 249., W. S. Knowles Acc. hem. Res. 1983, 16, 106 L-DA SZINTÉZIS NAc [Rh(D)L] N 2 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (L-DA) Me Me Me Me Me Me 28% ee 32% ee 58% ee 88% ee Me Rh Me (R,R)-DiAM-Rh komplex, 95% ee W. Knowles Angew. hem. Int. Ed. 2002, 41,

, Bakos, J., Tóth, I., eil, B.: rganometallics 1989, 8, 542. Bakos, J., eil, B., Markó, L: J. rganometal. hem.1983, 253, 249., W. S. Knowles Acc. hem. Res.

14 TAKASAG L-MENTL SZINTÉZIS myrcene Li, Et 2 N ((S)-BINA) 2 Rh I (l 4 ) NEt 2 NEt 2 diethylgeranylamine (R)-citronellal enamine, >95% ee h 2 h 2 Rh h 2 h 2 l 4 - ldószer: TF hőmérséklet: 80 subsztrát/kat. = 8000 TN = NEt ZnBr 2 RaneyNi (-)-Menthol Takasago (-)-menthol üzeme (1984 Február). Balról jobbra, K. Tani,. Takaya, R. Noyori, S. tsuka, S. Akutagawa, és. Kumobayashi. S.tsuka and K.Tani, Synthesis, 1991, 665.; R. Noyori Angew. hem. Int. Ed. 2002, 41, ATRIZMEREK SZERKEZETE Atropizoméria: gátolt rotáció, sztérikus okok miatt a két rotamer nem tud egymásba alakulni Biaril atropizomer váz váz Θ A r 2 A r 2 Ar 2 Ar 2 β M Arilszubsztituensek 14

Takaya, R. Noyori, S. tsuka, S. Akutagawa, és. Kumobayashi. S.tsuka and K.Tani, Synthesis, 1991, 665.; R. Noyori Angew. hem. Int. Ed. 2002, 41, 2008.

15 (S)-BINL-ALAÚ DIFSZFINITEK ÉS Rh-KMLEXEINEK SZINTÉZISE l 3 + R 2 N R 2 Nl 2 ArMgBr R 2 NAr 2 l(g) lar 2 A r 2 l A r 2 A r 2 ( L ) 2 R h + B F 4 - L = D A r 2 A r 2 R h + ( L ) B F 4 - Ar = Ar 2 Ar 2 F 3 F 3 3 F 3 Gergely, I., egedüs,., Madarász, J., Szöllősy, Á., Monsees, Bakos, J.: Tetrahedron: Asymmetry 2507 (2004) (S)-BINL-ALAÚ DIFSZFINITEK ÉS Rh-KMLEXEINEK SZINTÉZISE 2 [Rh(D) 2 ]BF 4 + L* Ar= Ar 2 Ar 2 F 3 F 3 F 3 3 E.e. (%): Reakcióidő (min): Ar= Ar 2 Ar 2 F 3 F 3 F 3 3 E.e. (%): Reakcióidő (min): Reakciókörülmények: ldószer 2 l 2, 22, p( 2 ) = 20 bar, /Rh = 2.2, S/ = 500. I. Gergely,. egedüs, Á. Szöllősy, A. Monsees, T. Riermeier, J. Bakos, Tetrahedron Lett. 44, 9025 (2003) 15

: Tetrahedron: Asymmetry 2507 (2004) (S)-BINL-ALAÚ DIFSZFINITEK ÉS Rh-KMLEXEINEK SZINTÉZISE 2 [Rh(D) 2 ]BF 4 + L* 3 3 3 3 Ar= Ar 2 Ar 2 F 3 F 3 F 3 3 E.e. (%): 50.9 65.6 81.3 81.0 93.

16 DIFSZFINITEK ELEKTRNIKUS ATÁSA 3 3 N 3 [Rh(D) 2 ]BF 4 + L N 3 Ar= Ar 2 Ar 2 F 3 F 3 F 3 3 E.e. (%): Reakcióidő (min): Reakciókörülmények: szubsztrátum/katalizátor = 500, p( 2 ) = 7 bar, szobahőmérséklet, oldószer 2 l 2. I. Gergely,. egedüs, Á. Szöllősy, A. Monsees, T. Riermeier, J. Bakos, Tetrahedron Lett. 44, 9025 (2003) 16

6 Reakcióidő (min): 105 50 25 13 6 Reakciókörülmények: szubsztrátum/katalizátor = 500, p( 2

Hasonló dokumentumok

KIRALITÁS. Dr. Bakos József egyetemi tanár

KIRALITÁS. Dr. Bakos József egyetemi tanár KIRALITÁS Dr. Bakos József egyetemi tanár annon Egyetem, Kémia Intézet, Szerves Kémia Intézeti Tanszék 8201 Veszprém, f. 158 E-mail: bakos@almos.vein.hu Kiralitás Kiralitás a templomokban Kiralitás a templomokban