L'inducció asimètrica va ser introduïda per Emil Fischer, basat en el seu treball sobre els carbohidrats.[2] Existixen varis tipos d'inducció.
La inducció asimètrica interna fa us d'un centre quiral unit al centre reactiu per mig d'un enllaç covalente, i permaneix aixina durant la reacció. En la inducció asimètrica per relay l'informació quiral és introduïda en un pas separat, i eliminat novament en una reacció química separada. Els sintones especials són denominats auxiliars quirales. En la inducció asimètrica externa, l'informació quiral és introduïda en l'estat de transició a través d'un catalisador o lligant quiral. Este método de síntesis asimètrica és econòmicament el més desijable.
Existixen varis models per a descriure l'inducció quiral en els carbono carbonílicos durant adició nucleofílicas. Estos models estan basats en una combinació de combinacions estéricas i electròniques i solen ser considerades en conflicte una en una atra. Estos models varen ser devisados per Cram (1952), Cornforth (1959), Felkin (1969) i uns atres.
La regla de Cram de l'inducció asimètrica, desenrollada per Donald J. Cram en 1952[3] és un concepte inicial relatiu a la predicció de la estereoquímica en certs sistemes acíclics. En un tot, la regla és:
En certes reaccions no catalítiques, predominarà el diastereómero que puga formar-se per l'aproximació del grup entrante des del costat menys impedit, quan la conformació rotacional de l'enllaç C-C siga tal que l'enllaç doble estiga flanquejat pels dos grups menys voluminosos units al centre asimètric adjacent.
La regla indica que la presència d'un centre asimètric en una molècula induïx la formació d'un centre asimètric adjacent a ell, basat en l'impediment estérico.
En la seua publicació de 1952, Cram va presentar un gran número de reaccions descrites en la lliteratura per al que la conformació dels productes de la reacció podria ser explicat sobre la base de la seua regla, i també va descriure un experiment elaborat (esquema 1) fent el seu cas.
Els experiments varen involucrar dos reaccions. En l'experiment un, el 2-fenilpropionaldehído (1, racémico pero es mostra el enantiómero (R)) va reaccionar en el reactiu de Grignard del bromobenceno per a formar 1,2-difenil-1-propanol (2) com una mescla de diastereómeros, predominántemente l'isòmertreo (vore proyecció de Fischer).
La segona reacció és la reducció orgànica de la 1,2-difenil-1-propanona2 en hidrur d'alumini i liti, lo que resulta en el mateix producte de reacció que dalt, pero en preferència per l'isòmer eritro (2a). Ara, un anión hidrur (H-) és el nucleófilo atacant des del costat menys impedit.
En la publicació original de 1952 es va obtindre evidència adicional per a assignar estructures dels productes de reacció, aplicant-los una eliminació de Chugaev, ya que l'isòmer treo reacciona per a donar l'isòmer cis del -α-metil-estilbeno i l'isòmer eritro conduïx a la versió trans.
El model de Felkin (1968) nomenat aixina en honor a Hugh Felkin, també prediu l'estereoquímica de les reaccions d'adició nucleofílica a grups carbonilo.[4] Felkin va argumentar que el model de Cram sofria un gran defecte: una conformació eclipsada en l'estat de transició entre el sustituyente en el carbonilo α (l'àtom d'hidrogen en el cas dels aldehits) i el sustituyente més gran β-carbonílico. Va demostrar que, en aumentar el volum estérico del sustituyente α des de metilo a etil a isopropilo a isobutilo, l'estereoselectividad també s'incrementava, lo que no estava predit per la regla de Cram:
La tensió torsional (tensió de Pitzer) involucrant enllaços parcials (en els estats de transició) representa una fracció substancial de la tensió entre enllaços completament formats, inclús quan el grau d'enllaç és relativament menut. La conformació en l'estat de transició és alternada i no eclipsada en el sustituyente R skew sobre els dos grups adjacents, un d'ells és el més chicotet en l'estat de transició A.
En comparació, l'estat de transició B és l'estat de transició de Cram.
Les principals interaccions estéricas involucren aquelles al voltant de R i el nucleófilo, pero no l'àtom d'oxigen carbonílico.
Un efecte polar o efecte electrònic estabilisa un estat de transició en màxima separació entre el nucleófilo i un grup que atrau electrons. Per eixemple, les halocetona no obedixen la regla de Cram i, en l'eixemple anterior, en reemplaçar el grup fenilo que atrau electrons, per un grup ciclohexilo es reduïx la estereoselectividad considerablement.
El model de Felkin-Anh és una extensió del model de Felkin, que incorpora millores sugerides per N. T. Anh i O. Eisenstein per a corregir dos debilitats claus en el model de Felkin. La primera debilitat senyalada va ser l'indicació feta per Felkin d'un efecte polar fort en els estats de transició de l'adició nucleofílica, lo que conduïx a l'inversió completa de la estereoquímica per les reacciones SN2 reactions, sense oferir justificacions per qué s'observava el fenomen. La solució de Anh era oferir l'efecte antiperiplanar com una conseqüència de l'inducció asimètrica que està sent contrlada tant per efectes del sustituyente com per efectes de orbitales.[5][6] En este efecte, el millor acceptor nucleófilo de orbital σ* està alineat paralel a abdós orbitales π i π* del carbonilo, lo que proveïx estabilisació del anión que es forma.
La segona debilitat en el model de Felkin va ser la suposició de la minimisació del sustituyente al voltant del carbonilo, R, lo que no podia ser aplicat als aldehits.
L'incorporació de les idees del àngul de Bürgi-Dunitz[7][8] li varen permetre a Anh postular un atac no perpendicular pel nucleófilo al centre carbonilo, des dels 95° als 105° relatius a l'enllaç doble oxigen-carbono, favorint l'aproximació més propenca al sustituyente més chicotet i, en conseqüència, resolent el problema de la predictibilidad per als aldehits.[5][9][10]
↑Asymmetric Synthesis of Natural Products, Ari Koskinen ISBN 0-471-93848-3
↑Studies in Stereochemistry. X. The Rule of "Steric Control of Asymmetric Induction" in the Syntheses of Acyclic SystemsDonald J. Cram, Fathy Ahmed Abd Elhafez J. Am. Chem. Soc.; 1952; 74(23); 5828-5835. Abstract
↑Torsional strain involving partial bonds. The stereochemistry of the lithium aluminium hydride reduction of some simple open-chain ketones Marc Chérest, Hugh Felkin and Nicole Prudent Tetrahedron Letters Volume 9, Issue 18 , 1968, Pages 2199-2204 doi:10.1016/S0040-4039(00)89719-1
↑ 5,05,1Anh, N. T.; Eisenstein, O. Nouv. J. Chim.1977, 1, 61.
↑Anh, N. T.; Eisenstein, O.; Lefour, J-M.; Dau, M-E. J. Am. Chem. Soc.1973, 95, 6146.
↑Bürgi, H. B.; Dunitz, J. D.; Shefter, E. J. Am. Chem. Soc.1973,95, 5065.
↑Bürgi, H. B.; Dunitz, J. D.; Lehn, J. M.; Wipff, G. Tetrahedron1974, 30, 1563.
↑Anh, N. T.; Eisenstein, O. Tetrahedron Lett.1976, 155.
