Turning Cucurbit[8]uril into a Supramolecular Nanoreactor for Asymmetric Catalysis

Angew Chem Weinheim Bergstr Ger. 2015 Oct 26;127(44):13199-13203. doi: 10.1002/ange.201505628. Epub 2015 Sep 7.

Abstract

Chiral macromolecules have been widely used as synthetic pockets to mimic natural enzymes and promote asymmetric reactions. An achiral host, cucurbit[8]uril (CB[8]), was used for an asymmetric Lewis acid catalyzed Diels-Alder reaction. We achieved a remarkable increase in enantioselectivity and a large rate acceleration in the presence of the nanoreactor by using an amino acid as the chiral source. Mechanistic and computational studies revealed that both the amino acid-Cu2+ complex and the dienophile substrate are included inside the macrocyclic host cavity, suggesting that contiguity and conformational constraints are fundamental to the catalytic process and rate enhancement. These results pave the way towards new studies on asymmetric reactions catalyzed in confined achiral cavities.

Chirale CB[n]‐Katalysatoren: Ein supramolekulares Katalysatorsystem auf Basis von CB[8] baut in Gegenwart einer natürlichen l‐Aminosäure einen chiralen Nanoreaktor für eine asymmetrische Lewis‐säure‐katalysierte Diels‐Alder‐Reaktion auf, die um Faktoren bis 9.5 beschleunigt ist und Enantioselektivitäten bis 92 % ee liefert. Die Bildung des Nanoreaktors wurde spektroskopisch und mit isothermer Kalorimetrie untersucht.WILEY-VCH.

Keywords: Asymmetrische Katalyse; Diels‐Alder‐Reaktion; Makrocyclen; Supramolekulare Chemie; Wirt‐Gast‐Systeme.