Hidrogenação de ligações duplas de carbono-nitrogênio - Hydrogenation of carbon–nitrogen double bonds

Na química, a hidrogenação das ligações duplas carbono-nitrogênio é a adição dos elementos de di-hidrogênio (H 2 ) através de uma ligação dupla carbono-nitrogênio, formando aminas ou derivados de amina. Embora uma variedade de métodos gerais tenham sido desenvolvidos para a hidrogenação enantiosseletiva de cetonas, os métodos para a hidrogenação de ligações duplas carbono-nitrogênio são menos gerais. A hidrogenação de iminas é complicada por isomerização sin / anti e tautomerização em enaminas, que podem ser hidrogenadas com baixa enantiosseletividade na presença de um catalisador quiral. Além disso, o substituinte ligado ao nitrogênio afeta a reatividade e as propriedades espaciais da imina, complicando o desenvolvimento de um sistema catalisador geral para a hidrogenação da imina. Apesar desses desafios, foram desenvolvidos métodos que abordam classes de substratos particulares, como N- aril, N- alquil e iminas endocíclicas.

Se o complexo for quiral e não racêmico e o substrato for próquiral, pode ocorrer um excesso de um único enantiômero de um produto quiral.

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Mecanismo e estereoquímica

O hidrogênio para a redução da ligação dupla C = N pode ser fornecido pelo gás hidrogênio (H 2 ) ou transferido de fontes de H 2 , como álcoois e ácido fórmico. O processo geralmente é catalisado por complexos de metais de transição . Para reações catalisadas por metal, a transferência de H 2 para a imina pode ocorrer por mecanismos de esfera interna ou externa.

Mecanismos de esfera interna

Mecanismo de esfera interna proposto para a hidrogenação de iminas.
Modos de coordenação para uma cis-aldimina.

Relevantes para o mecanismo da esfera interna são os dois modos pelos quais as iminas podem se coordenar, como um π ou como um ligante doador σ. As pi-iminas também são suscetíveis à conversão em ligantes de imínio após N-protonação. O modo de ligação para a imina não é claro, tanto η 1 (tipo σ) quanto η 2 (tipo π). A etapa final do mecanismo é a liberação da amina. Em algumas hidrogenações catalisadas por irídio, acredita-se que o mecanismo prossiga por meio de uma espécie de monohidreto. O estado de oxidação do irídio é sempre +3. Exemplos:

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Mecanismos de esfera externa

Mecanismo de esfera externa para hidrogenação de transferência catalisada por metal de uma imina.)

Os complexos de rutênio (II) de ligantes de amina são conhecidos por se engajarem no mecanismo da esfera externa, durante o qual o substrato imina / imínio não se liga ao centro metálico diretamente. Em vez disso, o substrato recebe os elementos de H 2 pela interação com os sítios Ru-H e NH. Este processo é utilizado pelo catalisador Shvo e muitos complexos de rutênio amina. Um desses complexos é o catalisador de Baratta RuCl 2 (PPh 3 ) 2 (ampia) (ampia = 2- picolilamina ) para hidrogenação de transferência .

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Hidrogenações sem metal

Como os substituintes ligados ao nitrogênio da imina exercem uma profunda influência na reatividade, existem poucos sistemas catalisadores gerais para a hidrogenação enantiosseletiva de iminas e derivados de imina. No entanto, foram desenvolvidos sistemas de catalisador que catalisam a hidrogenação de classes particulares de iminas com alta enantiosseletividade e rendimento. Esta seção descreve alguns desses sistemas e é organizada pelo padrão de substituição da imina.

As α-carboximinas são precursores atraentes para os α-aminoácidos. A redução organocatalítica desses substratos é possível usando um éster de Hantzsch e um catalisador de ácido fosfórico quiral.

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Formulários

A hidrogenação de imina fornece uma rota prática para aminas quirais. O metolacloro é o ingrediente ativo do herbicida Dual Magnum, amplamente utilizado. Uma etapa fundamental em sua produção industrial envolve a redução enantiosseletiva de uma N- aril imina. Esta redução é alcançada com um número de turnover extremamente alto (embora com enantiosseletividade moderada) através do uso de um sistema de catalisador especializado que consiste em [Ir (COD) Cl] 2 , ligante de Josiphos modificado 3 e aditivos de ácido e iodeto.

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Comparação com outros métodos

As iminas podem ser reduzidas enantiosseletivamente usando quantidades estequiométricas de hidretos metálicos quirais. Esses métodos têm a vantagem de serem fáceis de implementar. A redução com hidrosilanos é uma segunda alternativa à hidrogenação catalisada por metais de transição.

Referências