Theoretical modelling of chiral modifier/substrate interaction for Enantioselective Hydrogenation of p-Isobutylacetophenone

Abstract

Se estudió a nivel DFT la interacción entre el modificador quiral y el sustrato para la reacción de hidrogenación enantioselectiva del tipo de Orito. Se realizó el modelado molecular a nivel DFT para estudiar la interacción entre el (R)-(-)-1-aminoindano y (S)-(+)-1-aminoindano como modificadores quirales y la p-isobutilacetofenona (intermediario en la síntesis del ibuprofeno). A partir de los cálculos teóricos e implementando un análisis de interacciones no covalentes, se demostró que la interacción responsable de la formación del complejo entre el modificador quiral y el sustrato es un enlace tipo puente de hidrógeno. Teniendo en cuenta las energías libres para la formación de cada complejo se calculó de forma teórica los excesos enantioméricos utilizando cada modificador quiral, encontrándose un exceso de alrededor del 30% del enantiómero R del producto cuando se utiliza el (R)-(-)-1-aminoindano, mientras que el exceso sería 30% pero para el enantiómero S del producto cuando se utiliza como modificador el (S)-(+)-1-aminoindano.

DFT level calculations were carried out to study the interaction between chiral modifier and substrate for Orito type enantioselective hydrogenation. Molecular modelling on a DFT level was developed to study the interaction between (R)-(-)-1-aminoindane and (S)-(+)-1-aminoindane as chiral modifiers and pisobutylacetophenone (intermediary the synthesis of Ibuprofen). Judging from theoretical calculations and implementing a non-covalent interaction analysis, it was shown that the interaction responsible for the formation of a complex between chiral modifier and substrate is a hydrogen bond. Taking into account the free energies of formation for each complex, a theoretical calculation was performed for the enantiomeric excess obtained from either chiral modifier, finding an excess of about 30% of the R enantiomer product when using (R)-(-)-1-aminoindane, while the excess would be of 30% for the S enantiomer product if the modifier is (S)-(+)-1-aminoindane.