Ammidi conformazionalmente interconnesse: induzione asimmetrica remota mediante un trasferimento meccanico di informazioni stereochimiche

Stereochemistry can be viewed as a chemical means of transferring specific information during a synthetic process. Conventional methods of asymmetric synthesis of organic compounds employ the use of chiral catalysts or stoichiometric amounts of chiral substrates. In both cases, the reacting components must be in proximity to the entity that introduces chirality into the system. The reliability of communication depends on some interrelated factors, but it is clear that stereo-control is excellent when the proximity and rigidity of the reaction sites and molecules involved are optimized between them. In particular, in a typical stereoselective reaction, the existing stereochemistry governs the formation of a new stereogenic center by controlling the direction of attack of a reactant or catalyst at a reactive site. Typically, close spatial contact between the control center and the reaction site is required, and it can be expected that 1,2- or 1,3-asymmetric induction (where the two sites are separated by one or two bonds) normally gives high levels of stereoselectivity. In this thesis we want to demonstrate that stereochemical information can be transmitted efficiently across distances much greater than those commonly involved in asymmetric syntheses. In particular, we want to experimentally determine that chiral information can be transmitted with remarkable selectivity through numerous connections of achiral atoms to give efficient enatiomeric and disteromeric excesses. Our study partly contrasts with the general expectation that a decrease in selectivity would result from an increase in center separation that introduces chirality and reaction site. This ability to provide molecular asymmetry over longer distances could be useful for the synthesis of new chiral molecules that are otherwise difficult to achieve by conventional methods. To study the diastereo- and enatio-selectivity, poly-Aib or an appropriately modified version of them were used as catalysts, and three model chemical reactions were taken into consideration: (i) an aldol condensation, (ii) an epoxidation and finally, (iii) the Strecker reaction.

La stereochimica può essere vista come un mezzo chimico di trasferimento di informazioni specifiche durante un processo sintetico. I metodi convenzionali di sintesi asimmetrica dei composti organici impiegano l'uso di catalizzatori chirali o quantità stechiometriche di substrati chirali. In entrambi i casi, le componenti che reagiscono devono essere in prossimità dell'entità che introduce chiralità nel sistema. L'affidabilità della comunicazione dipende da alcuni di fattori fra essi correlati, ma è chiaro che lo stereo-controllo è eccellente quando la vicinanza e rigidità dei siti di reazione e delle molecole coinvolte sono fra loro ottimizzate. In particolare, in una tipica reazione stereoselettiva, la stereochimica esistente governa la formazione di un nuovo centro stereogenico controllando la direzione di attacco di un reagente o di un catalizzatore in un sito reattivo. In genere è richiesto uno stretto contatto spaziale tra il centro di controllo e il sito di reazione, e ci si può aspettare, che l'induzione 1,2 o 1,3-asimmetrica (dove i due siti sono separati da uno o due legami) dia normalmente elevati livelli di stereoselettività. In questa tesi vogliamo dimostrare che le informazioni stereochimiche possono essere trasmesse efficientemente attraverso distanze molto maggiori rispetto a quelle comunemente coinvolte nelle sintesi asimmetriche. In particolare, vogliamo determinare sperimentalmente che le informazioni chirali possono essere trasmesse con notevole selettività attraverso numerose connessioni di atomi achirali per dare efficienti eccessi enatiomerici e disteromerici. Il nostro studio in parte contrasta con l’aspettativa generale secondo cui una diminuzione della selettività deriverebbe da un aumento della separazione del centro che introduce chiralità e il sito di reazione. Questa capacità di fornire asimmetria molecolare su distanze maggiori potrebbe essere utile per la sintesi di nuove molecole chirali altrimenti difficili da ottenere mediante metodi convenzionali. Per studiare la diastereo- e l’enaltio-selettività sono stati usati come catalizzatori dei poli-Aib o una loro versione opportunamente modificata, e sono state prese in considerazioni tre reazioni chimiche modello: (i) una condensazione aldolica, (ii) una epossidazione e infine, (iii) la reazione di Strecker.