Деценијама, хемичари су на (1,2)-Виттигово преуређење гледали као на тврдоглаво кршење правила – моћну реакцију стварања везе угљеник-угљеник за коју се верује да се одвија кроз непослушне радикалне парове и углавном изван прецизне каталитичке контроле. Али нова студија показује да се заправо може прецизно управљати, отварајући пут ка енантиообогаћеним терцијалним алкохолима.
Витигово преуређење припада широј класи реакција познатих као сигматропна преуређивања, што су атомски економски процеси који реорганизују везе кроз добро дефинисана прелазна стања и који се широко користе за изградњу сложених молекула.
Међу њима су посебно важне (2,3)- и (1,2)-варијанте. Ипак, док се (2,3)-преуређење релативно ‘добро понаша’, (1,2) верзија се дуго одупирала стереохемијској контроли. ‘(1,2)-преуређења су забрањена да се дешавају на усклађен начин… што чини енантиоселективне верзије ретким и посебно изазовним,’ објашњава Андрев Смитх на Универзитету Сент Ендруз.
Смитх, Матт Граисон на Универзитету Бат и њихови тимови су открили високо енантиоселективни пут до (1,2)-Виттигових производа који у потпуности заобилазе дуго прихваћени радикални механизам. „(На почетку смо) имали једноставну хипотезу: додавање стеричне масе на крају алкена не би погодовало (2,3)-преуређењу и довело до (1,2)-преуређивања“, каже Смит. ‘Гледајући уназад, нисмо могли бити даље од истине и били смо запањени путем који смо открили.’
За разлику од познатије Витигове олефинације, која формира алкене, Витигово преуређење помера групу са кисеоника на угљеник и често генерише терцијарни алкохол са новим хиралним центром. Пошто се реакција обично одвија кроз високо реактивне интермедијере, контролисање њеног тродимензионалног исхода је историјски било тешко.
Нови каталитички приступ стога претвара некада непредвидиво преуређење у поуздан метод за постављање стереохемије уз формирање везе угљеник-угљеник. „Да бисмо у потпуности разумели процес, ослањали смо се на рачунарску анализу, па је чак и то изазвало изненађења“, каже Смит.
„Већина експерименталних података које је тим прикупио могла је бити у складу са радикалним или ањонским путем за догађај фрагментације и рекомбинације. Једини најдефинитивнији доказ дошао је из наше компјутерске анализе, која није пронашла ниједан доказ за радикални пут“, додаје Грејсон.
Трансформација се одвија кроз елегантну реакциону каскаду: хирални бифункционални иминофосфорански катализатор најпре води прецизно (2,3)-сигматропно преуређење, постављајући молекулску способност. Након тога следи корак фрагментације-рекомбинације вођен базом који преноси киралност са изузетном верношћу, дајући на крају жељене (1,2)-Виттиг производе у енантиомерном односу до 97:3.
„Аутори пружају снажне механичке доказе који подржавају њихов предлог“, каже Фернанда Дуарте на Универзитету у Оксфорду који није био укључен у студију. „Овај посао превазилази заобилазно решење. Представља концептуално проширење хемичарског разумевања путева реаранжирања, посебно када се разматра стереохемија.’
Дуарте тврди да потпуније разумевање ових преуређивања захтева бољу интеграцију комплементарних приступа, укључујући синтезу, кинетику и рачунарске методе, као и стручно мишљење потребно за њихово повезивање. „Преуређења су увек пуна изненађења, а њихово разумевање захтева пажљиву анализу“, каже она. „У ери која је све више вођена приступима машинског учења, овај рад наглашава да класично физичко-органско резоновање и механичка средства остају незаменљиви. Ови „изузетни“ (и) неочекивани исходи су они који нам дају приступ новим областима хемијског простора и новим производима.’
