Teruaki Mukaiyama (向 山 光昭, Mukaiyama Teruaki , 5 de enero de 1927-17 de noviembre de 2018) fue un químico orgánico japonés . Mukaiyama, uno de los químicos más prolíficos del siglo XX en el campo de la síntesis orgánica , ayudó a establecer el campo de la química orgánica en Japón después de la Segunda Guerra Mundial. [1]
Teruaki Mukaiyama | |
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Nació | Nagano , Japón | 5 de enero de 1927
Fallecido | 17 de noviembre de 2018 | (91 años)
Ciudadanía | Japón |
alma mater | Instituto de Tecnología de Tokio, Universidad de Tokio (Ph.D.) |
Conocido por |
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Carrera científica | |
Campos | Química Orgánica |
Instituciones | |
Asesor de doctorado | Toshio Hishino |
Estudiantes notables |
Educación
Mukaiyama estudió química en el Instituto de Tecnología de Tokio y obtuvo su licenciatura en química orgánica sintética en 1948. Se convirtió en profesor asistente en la Universidad de Gakushuin en 1953, donde permaneció hasta que recibió su doctorado. en química orgánica sintética de la Universidad de Tokio en 1957. [2]
Investigación y carrera
Trabajo temprano
Mukaiyama se convirtió en profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Tokio en 1958 y obtuvo su cátedra completa en 1963. Durante este tiempo, su enfoque principal fue la química organofosforada. Al examinar las reacciones de desoxigenación que involucran fosfinas , Mukaiyama descubrió que el acetato de mercurio (II) empleado como catalizador reaccionaría con compuestos de fósforo (III) para producir anhídrido acético . Este ejemplo inicial se expandió al concepto de la reacción de condensación redox , en la que un ácido débil y una base débil catalizan una condensación por medio de una reacción redox ; esto se convertiría en un foco de investigación principal para Mukaiyama durante gran parte de su carrera. [1] En la reacción original, la fosfina sirvió como agente reductor al aceptar oxígeno, mientras que el mercurio (II) fue el agente de oxidación que aceptó hidrógenos, resultando en la condensación de ácidos carboxílicos con la pérdida de una molécula de agua. [3]
Este marco se amplió para incluir la formación de una variedad de otros grupos funcionales, incluidos ésteres y amidas , pero el más significativo fue la síntesis de ésteres fosfóricos usando DEAD y un alcohol en 1967. [4] El mismo año en que se publicó el artículo, El coautor y ex alumno de Mukaiyama, Oyo Mitsunobu, atacó los productos de la reacción con un ácido carboxílico en presencia de trifenilfosfina para producir un éster , creando lo que ahora se conoce como la reacción de Mitsunobu . [5]
Modificaciones de la reacción aldólica.
La reacción aldólica es una herramienta esencial para los químicos sintéticos. En su forma más simple, la reacción aldólica involucra dos compuestos de carbonilo que se unen para formar un enlace carbono-carbono. Dependiendo de si se realiza en condiciones ácidas o básicas, la reacción procede de uno de los carbonilos que ataca al otro, que se ha tautomerizado en un enol o enolato. Sin embargo, cuando ambos carbonilos son similares en pKa , ambos pueden funcionar como nucleófilos o electrófilos , lo que significa que la reacción puede formar productos cruzados o autoproductos.
Mientras investigaba compuestos de azufre-boro en 1971, Mukaiyama informó que la reacción de cetena con tioboronita produjo un beta-hidroxialcanotioato a través de un intermedio de viniloxiborano que realizaría una reacción aldólica con formaldehído sobrante de la síntesis de cetena. [6] [7] Estos viniloxiboranos demostraron ser sencillos de sintetizar directamente a partir de las cetonas deseadas utilizando DBBT , que tiene un grupo triflato que atrae más electrones en lugar del azufre. [8] Los enolatos de boro proporcionan una alternativa a los enolatos metálicos para realizar reacciones aldólicas cruzadas.
Como una extensión de su investigación anterior con fósforo trivalente como aceptor de oxígeno, Mukaiyama comenzó a examinar el papel de los catalizadores metálicos para la alquilación deshidratante de Friedel-Crafts y, en particular, el tetracloruro de titanio (IV) . En 1973, informó que el cloruro de titanio (IV) tratado con polvo de zinc catalizó un acoplamiento pinacol de carbonilos en THF que formó un alqueno después del reflujo con 1,4-dioxano . [9] Esto es lo que ahora se conoce como la reacción de McMurry : McMurry publicó un año después y citó tanto a Mukaiyama como al grupo de Tyrlik en Polonia en su artículo, pero la posición de Japón en la comunidad internacional de química orgánica aún no estaba completamente desarrollada y el el nombramiento persiste. [2]
Mukaiyama de nuevo se volvió a cloruro de titanio (IV), mientras que la búsqueda de un apropiado ácido de Lewis para activar aldehídos para la reacción con silil-enol-éteres en lo que lo que se conoce como la reacción aldólica de Mukaiyama . [10] Publicado en 1973 como Mukaiyama estaba en el proceso de migración a la Universidad de Tokio , que es una reacción cruzada aldólica entre un silil enol éter (típicamente derivado de un carbonilo de selección mediante el método de Stork [11] ) y un aldehído de elección en presencia de un ácido de Lewis como el cloruro de titanio (IV). La reacción es un caso histórico sobre cómo la activación de aldehídos puede permitir que incluso compuestos electrónicamente neutros y débilmente nucleofílicos como los éteres de silil enol se utilicen como reactivos.
Se debe agregar un ácido de Lewis para usar éteres de silil enol pero no enolatos de boro porque el boro tiene un orbital vacío, pero el silicio no, lo que permite que el boro actúe como aceptor de electrones. El estaño (II) va un paso más allá al tener múltiples orbitales vacíos, lo que le permite coordinar ligandos quirales e inducir enantioselectividad . En 1982, Mukaiyama demostró que los enolatos de estaño (II) formados a partir del triflato de estaño (II) podían producir productos aldólicos que eran más del 95% estereoespecíficos . [12] En una época en la que las reacciones asimétricas dependían en gran medida de auxiliares quirales para unirse covalentemente a los reactivos, los enolatos de estaño (II) formados a partir de ligandos de diamina quirales derivados de L-prolina podían alcanzar más del 90% de ee . [13]
Reactivo homónimo
En 1975, Mukaiyama informó que el yoduro de N -metil-2-cloropiridinio (también llamado yoduro de 2-cloro-1-metilpiridinio) permitía una condensación por deshidratación entre un ácido carboxílico y un alcohol o grupos funcionales similares para formar un enlace éster . [14] En la etapa inicial del proceso, el carboxilo desplaza el átomo de halógeno en el reactivo en presencia de una base . El éster de piridilo resultante es un electrófilo activado y también sirve como un buen grupo saliente en una reacción de sustitución de acilo nucleófilo posterior con el reactivo de alcohol como nucleófilo . Por tanto, la familia de las sales de 2-halo- N -alquilpiridinio se denominan reactivos de Mukaiyama . La reacción da bajos rendimientos si hay grupos estéricamente grandes adyacentes al sitio de la reacción, tales como carbonos terciarios , pero pueden mejorarse usando bromo como halógeno. [15] En los años desde su descubrimiento, un número de diferentes sales de onio de aza- arenos se han utilizado para catalizar una serie de diferentes reacciones de deshidratación, incluyendo una macrolactonización . [16] En 1994, Isamu Shiina desarrolló su macrolactonización homónima en el laboratorio de Mukaiyama, haciendo uso de un anhídrido de ácido carboxílico aromático en presencia de un catalizador ácido de Lewis . [17]
Síntesis de taxol
A principios de la década de 1990, al menos treinta grupos independientes estaban trabajando en la síntesis total del medicamento quimioterapéutico paclitaxel (Taxol), culminando con la publicación casi simultánea de los grupos de Robert A. Holton y KC Nicolaou en 1994. [18] Para entonces, Mukaiyama se había retirado de la Universidad de Tokio después de cumplir la edad obligatoria de 60 años y había creado un laboratorio académico en la Universidad de Ciencias de Tokio . La síntesis total del taxol de Mukaiyama se publicó entre los años 1997 y 1999 después de cinco años de investigación, lo que convierte al laboratorio de Mukaiyama en el sexto grupo en informar los resultados.
Esta síntesis total es en gran medida una síntesis lineal que forma las cuatro anillos de taxol en el orden C, B, A, D. Se diferencia de los otros de su uso de L-serina como material de partida y por ser la síntesis solamente total de no utilizar la lactama de Ojima para crear la cola de amida. En su lugar, la cola se crea a partir de cero mediante la conversión de ácido benciloxiacético en un silil enol éter , uniéndose con benzaldehído con una adición aldólica de Mukaiyama , y la creación de la amida a partir del alcohol a través de una reacción de Mitsunobu seguido por benzolyation.
La síntesis también hizo uso de tres oxidaciones de Swern durante la síntesis del anillo C. Esta reacción se realiza típicamente a temperaturas muy bajas (<-50 ° C) para estabilizar su intermedio DMSO activado y evoluciona constantemente el DMS de olor fuerte , lo que hace que sea muy difícil trabajar con él a gran escala. Las dificultades encontradas durante su síntesis total llevaron a Mukaiyama a buscar un método alternativo, y en 2001 se desarrolló una oxidación a temperatura ambiente que involucraba N-clorosuccinimida y una cantidad catalítica de Nt-butilbencenosulfenamida. [19] El nitrógeno más electronegativo adyacente al azufre en la sulfenamida aumentó la estabilidad del intermedio en relación con la formada a partir del enlace azufre-carbono del DMSO y se inspiró en su trabajo anterior con sulfenamidas cuando aún estaba en el Instituto de Tecnología de Tokio. [2] [20]
Legado
Mukaiyama tuvo una carrera científica de más de sesenta años, durante los cuales publicó más de 900 artículos. Después de su fundación en 1972, sólo se Mukaiyama publicado en la revista japonesa Chemistry Letters , citando a la creencia de que "los resultados de la química de uno deben ser publicados en revistas de de un país". [21] La combinación de la alta calidad de su trabajo y los más de 600 artículos que publicó en Chemistry Letters jugaron un papel importante en su difusión a otras naciones.
Un total de 145 personas obtuvieron su doctorado con Mukaiyama, y 54 eventualmente se convirtieron en profesores en varias instituciones. [2]
Honores y premios
Mukaiyama ha sido reconocido por sus logros en forma de siete títulos honoríficos y membresía en las academias nacionales de cuatro naciones. Es el homónimo del Premio Mukaiyama, otorgado por la Sociedad de Química Orgánica Sintética, Japón desde 2005. [22] Sus principales premios incluyen:
- Premio de la Sociedad Química de Japón en 1973
- Premio Imperial y Premio de la Academia de la Academia de Japón en 1983
- Medalla Nicholaus Copernicus de la Academia de Ciencias de Polonia en 1986
- Persona de mérito cultural de Japón en 1992
- Chevalier de l'Ordre National du Mérite de Francia en 1994
- Premio ACS por trabajo creativo en química orgánica sintética de la American Chemical Society en 1996
- Orden de Cultura de Japón en 1997
- Premio tetraedro a la creatividad en química orgánica de Elsevier en 1998
- Medalla de oro Sir Derek Barton de la Royal Society of Chemistry en 1998
Referencias
- ↑ a b Seebach, D. (2019). "Obituario: Teruaki Mukaiyama (1927-2018)" . Angew. Chem. En t. Ed . 58 (18): 5803–5804. doi : 10.1002 / anie.201902440 . PMID 30861285 .
- ^ a b c d Murakami, M. (2021). "Logros del difunto profesor Teruaki Mukaiyama" . El registro químico . 21 (1): 2-16. doi : 10.1002 / tcr.202000105 . PMID 33305537 . S2CID 228101971 .
- ^ Mukaiyama, T (1976). "Condensación de oxidación-reducción". Angew. Chem. En t. Ed . 15 (2): 94–103. doi : 10.1002 / anie.197600941 .
- ^ O. Mitsunobu; M. Yamada; T. Mukaiyama. (1967). "Preparación de ésteres de ácido fosfórico mediante la reacción de compuestos trivalentes de fósforo con azodicarboxilato de dietilo en presencia de alcoholes" . Toro. Chem. Soc. JPN . 40 (4): 935-939. doi : 10.1246 / bcsj.40.935 .
- ^ Mitsunobu, O .; Yamada, Y. (1967). "Preparación de ésteres de ácido carboxílico y fosfórico vía sales de fosfonio cuaternario" . Boletín de la Sociedad Química de Japón . 40 (10): 2380–2382. doi : 10.1246 / bcsj.40.2380 .
- ^ Mukaiyama, Teruaki; Inomata, Katsuhiko (1971). "Reacción de tioboronita. Un método conveniente para la preparación de β-hidroxialcanotioatos" . Boletín de la Sociedad Química de Japón . La Sociedad Química de Japón. 44 (11): 3215–3215. doi : 10.1246 / bcsj.44.3215 . ISSN 0009-2673 .
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- ^ Mukaiyama, T .; Inou, T. (1976). "Nueva reacción cruzada-aldólica a través de viniloxiboranos". Letras de química . 5 (6): 559–562. doi : 10.1246 / cl.1976.559 .
- ^ Mukaiyama, T .; Sato, T .; Hanna, J. (1973). "Acoplamiento reductor de compuestos carbonílicos a pinacoles y olefinas mediante el uso de TiCl4 y Zn" . Chem. Letón. 2 (10): 1041–1044. doi : 10.1246 / cl.1973.1041 .
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- ^ Shiina, I .; Mukaiyama, T. (1994). "Un nuevo método para la preparación de macrólidos a partir de ácidos ω-hidroxicarboxílicos". Chem. Letón. 23 (4): 677–680. doi : 10.1246 / cl.1994.677 .
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- ^ Mukaiyama, T .; Matsuo, J .; Iida, D .; Kitagawa, H. (2001). "Oxidación catalítica de varios alcoholes a los correspondientes compuestos de carbonilo con N-clorosuccinimida usando una cantidad catalítica de sulfenamida". Chem. Letón. 30 (8): 846–847. doi : 10.1246 / cl.2001.846 .
- ^ Mukaiyama, T .; Kobayashi, S .; Kumamoto, T. (1970). "La sulfenilación de los compuestos de metileno activos mediante el uso de sulfenamidas". Letras de tetraedro . 11 (59): 5115–5118. doi : 10.1016 / S0040-4039 (00) 96953-3 .
- ^ Teruaki Mukaiyama (1990). "Desafíos de la química orgánica sintética" Clarendon Press. 2003ISBN 978-0198556442
- ^ "Sociedad de Química Orgánica Sintética, Japón" .