Использование хиральных вспомогательных реагентов (auxiliaries) представляет собой один из наиболее важных подходов к управлению стереохимическим исходом органических реакций. Этот метод основан на временном введении в молекулу хирального фрагмента, который направляет ход реакции, обеспечивая образование продукта с высокой энантио- или диастереоселективностью. После завершения стадии стереоконтроля вспомогательный реагент удаляется, возвращая исходный скелет без остаточных следов.
Хиральный вспомогательный реагент вводится к субстрату с образованием ковалентно связанного промежуточного соединения. Вследствие наличия жесткой пространственной ориентации и стереохимически предопределенной геометрии он создаёт асимметрическую среду, которая ограничивает доступ реагентов к реакционному центру. Это приводит к формированию одного из возможных диастереомеров с высокой селективностью.
Таким образом, стереохимический контроль осуществляется за счёт превращения задачи энантиоселективности в задачу диастереоселективности, где различие в энергии между путями реакции усиливается пространственным влиянием вспомогательного фрагмента.
Оксазолидиноновые производные карбаматов, предложенные Дэвидом Эвансом, стали одним из наиболее широко применяемых вспомогательных реагентов. Их эффективность объясняется:
Они нашли применение в ацилировании, альдольных реакциях, алкилировании и других процессах, где достигается высокая диастереоселективность.
Хиральные фрагменты, основанные на камфоре, обеспечивают эффективную передачу асимметрии за счёт массивного бициклического скелета. Камфорсульфонилхлорид и родственные соединения применяются для синтеза оптически чистых аминов и спиртов.
Ментиол, обладающий выраженной пространственной асимметрией, используется для синтеза эфиров и амидов. Благодаря своей доступности из природных источников он долгое время оставался одним из самых распространённых вспомогательных реагентов.
Псевдоэфедриновые амины применяются в реакциях алкилирования и ацилирования, образуя стабильные амиды, обладающие предсказуемой стереохимией. Их эффективность объясняется наличием как хирального центра, так и гидроксильной группы, способной участвовать в координации.
Применение оксазолидинонов Эванса позволяет направлять образование син- или анти-диастереомеров в зависимости от условий реакции (типа основания и температуры). Таким образом, с помощью вспомогательного реагента удаётся избирательно синтезировать требуемый стереоизомер β-гидроксикарбонильного соединения.
В реакциях алкилирования, где исходные энантиоселективные пути имеют близкие энергии активации, вспомогательный фрагмент создаёт пространственные ограничения, позволяя вводить заместитель с одной стороны плоскости молекулы.
Некоторые хиральные вспомогательные группы направляют присоединение бора или гидридного агента, обеспечивая формирование продукта с определённой конфигурацией.
Преимущества:
Ограничения:
С развитием каталитической асимметрии применение хиральных вспомогательных реагентов стало менее массовым, однако они сохраняют значимость в случаях, когда каталитические системы оказываются недостаточно эффективными. Особое внимание уделяется разработке новых вспомогательных фрагментов на основе природных соединений и биополимеров, обеспечивающих экологичность и возможность многократного использования.
Кроме того, важным направлением остаётся сочетание вспомогательных реагентов с металлокомплексами и органокатализаторами, что расширяет сферу применения метода и позволяет достигать ещё более высокой селективности.