El catalitzador de Jacobsen és el nom comú de l’clorur de N, N’-bis (3,5-di-terc -butilsalicilideno) -1,2-ciclohexanodiaminomanganeso (III), un compost de coordinació de manganès i un lligant de tipus sal.
S’utilitza com un catalizadorasimétrico en l’epoxidació de Jacobsen, la qual és reconeguda per suhabilidad per transformar enantioselectivamente dels alquens proquirals enepóxidos. Abans del seu desenvolupament, els catalitzadors per a la epoxidaciónasimétrica d’alquens requerien que el substrat tingués un grup funcionaldirigente, tal com un alcohol com es veu en l’epoxidació de Sharpless. Estecompuesto té dos enantiòmers, els quals donen el producte epóxico apropiadodel material de partida d’el alquè.
Els epòxids enantioméricamentepuros són desitjables com blocs de construcció per a molècules complexes conquiralidad específica. Els compostos biològicament actius poden exhibir unaactividad radicalment diferent basada en les diferències de quiralitat i porlo tant la capacitat d’obtenir estereocentros desitjats en una molècula és degran importància per a la indústria farmacèutica
El catalitzador de Jacobsen id’altres catalitzadors asimètrics són particularment útils en aquest camp; per exemple, el catalitzador de Jacobsen va ser usat per sintetitzar fenilisoserina, una cadena lateral de la famosa droga anticancerígena Taxol, en una síntesi decuatro passos en 1992.
Estructura i propietats
El catalitzador de Jacobsen estípico d’un catalitzador d’oxidació de metalls de transició: té un centrometálico d’alta valència en un ambient donant de nitrogen i oxigen. Elligando de quelant de el catalitzador de Jacobsen és tetradentado, el quesignifica que s’uneix a l’metall central de manganès a través de quatre enllaços, un per a cada àtom d’oxigen i nitrogen de l’espina dorsal estructural delcatalizador. Pertany a una classe de lligands de diimina quiral que sesintetizan a través de la condensació de la base de Schiff.
Síntesi de l’catalitzador de Jacobsen
Els dos enantiòmers delcatalizador de Jacobsen estan disponibles comercialment. El catalitzador deJacobsen pot preparar separant 1,2-diaminociclohexano en els seus enantiómeroscomponentes i després reaccionant el tartrat apropiat con3,5-di-terc-butil-2-hidroxibenzaldehído per formar una base de Schiff (veure El intermedio format en l’esquema de reacció).
La reacció amb acetat demanganeso (II) en presència d’aire dóna el complex de manganès (III), quepot ser aïllat com el clor derivat després de la addició de clorur delitio. A continuació es mostra la preparació de l’enantiòmer (R, R).
Mecanisme de reacció de l’ catalitzador de Jacobsen
en general, s’han suggerit dosmecanismos de reacció. Com que el catalitzador de Jacobsen epòxida losalquenos conjugats (és a dir, aquells en què hi ha múltiples dobles enlacesen carbons alternats) de manera més efectiva, el mecanisme generalmenteaceptado es basa en un intermedi radical que s’estabilitza a causa de lanaturaleza conjugada de l’substrat.
en el cas dels alquens noconjugados, el substrat és molt menys capaç d’estabilitzar un radical, el quehace més improbable un radical intermedi. en aquest cas, és probable unmecanismo concertat en el qual la unió a l’oxigen es trenca simultàniament conel metall central mentre es forma amb el substrat. No obstant això, estudis másrecientes han indicat que un intermedi radical és possi ble, desafiant lasuposición que els alquens no conjugats se sotmeten als mecanismes proposats.
En la reacció catalíticaoriginal, es van utilitzar iodosilarenos (PhIO) com a oxidant estequiomètric, però poc després es va descobrir que l’hipoclorit de sodi ( NaClO), unaalternativa més barata, també funciona.Encara que posteriorment es hanutilizado altres oxidants, l’hipoclorit segueix sent el més comú.
Després de l’addició deloxidante a sistema, O = Mn (V ), és generalment acceptat com l’espècie Desoxidant actiu format (pas A). Es pensa que el substrat s’aproxima alenlace metall-oxo des del costat en una orientació perpendicular en relació ambel catalitzador per permetre un solapament orbital favorable.
Aquest mecanisme, que va ser propuestooriginalmente per John Groves per explicar les reaccions de epoxidacióncatalizada per les porfirines, es coneix comunament com “aproximaciónperpendicular de banda”. l’enfocament es realitza sobre el pont de diamina, on la massa estérica dels grups terc-butil a la perifèria de l’lligant nointerfiere amb l’enfocament de l’alquè. No obstant això, com és el cas delmecanismo general, la via de l’enfocament de l’alquè també es debat.
la facilitat amb la qual elcatalizador de Jacobsen epoxidiza selectivament cis-alquens ha estat difícilde replicar amb terminals i trans-alquens. No obstant això, els cambiosestructurales al lligant i les adaptacions a l’protocol per a la reacció deepoxidación han portat a alguns èxits en aquestes àrees.
per exemple, els derivats delcatalizador de Jacobsen amb canvis estructurals menors en l’espina dorsal delcatalizador s’han utilitzat a conjunt amb baixes temperatures i el oxidanteácido m-cloroperbenzoico (m-CPBA) per epoxidar l’estirè alquè terminal.
La baixa temperatura de lareacción afavoreix només una via, la via cis, mentre que el m-CPBA es utilizadebido a l’alt punt de congelació de l’aigua. Poc èxit ha tingut laepoxidación dels alquens trans per compostos de manganès, però otroscompuestos de coordinació de venda, com els complexos de oxocromo, poden serusados.
L’estructura de lligands delcatalizador de Jacobsen es modifica fàcilment per al seu ús en una àmplia gamade reaccions, com ara obertures d’anells de epòxids, reaccions deDiels-Alder i addicions de conjugats . Per exemple, s’ha utilitzat uncatalizador anàleg amb un centre metàl·lic d’alumini per a la carbonilació deepóxidos per tal d’obtenir betalactonas.
Per a més informació (R, R) -Jacobsen ‘s catalyst | C36H52ClMnN2O2 – PubChem
Hanson, John. (2001). “Synthesis and Use of Jacobsen ‘s Catalyst: Enantioselective Epoxidation in the Introductory Organic Laboratory”. J. Chem. Educ. 78: 1266.