有机催化_Organocatalysis

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有机催化利用主要由C、H、O、N、S和P组成的小有机分子来加速化学反应。有机催化剂的优点包括对水分和氧气缺乏敏感性、易得性、低成本和低毒性,与(过渡)金属催化剂相比,在医药中间体的生产中具有巨大的直接效益。


在Knoevenagel缩合的例子中,认为哌啶与羰基化合物形成反应性亚胺离子中间体:

另一种有机催化剂是DMAP,它起到酰基转移剂的作用:

噻唑鎓盐是通用的非溶剂试剂(酰基阴离子等价物),例如在Stetter反应中的应用:

所有这些有机催化剂都能够形成暂时的共价键。 其他催化剂可以形成H键,或参与π-堆积和离子对相互作用(相转移催化剂)。 催化剂可以专门针对特定任务设计 - 例如,促进对映选择性转换。


对映选择性Stetter反应的早期例子如下所示:


D. Enders, K. Breuer, J. Runsink, Helv. Chim. Acta1996, 79, 1899-1902.

使用相转移催化的对映选择性迈克尔加成:


T. Ooi, D. Ohara, K. Fukumoto, K. Maruoka, Org. Lett.20057, 3195-3197.


第一个对映选择性有机催化反应已经在20世纪初被描述过,并且有一些令人惊讶的选择性反应,例如Hajos,Parrish,Eder,Sauer和Wiechert的脯氨酸催化的光学活性类固醇部分结构的合成。(ZG Hajos,DR Parrish,J.Org.Chem.1974,39,1615; U.Eder,G.Sauer,R.Wiechert,Angew.Chem.Int.Ed.1971,10,496,DOI)。 然而,最近开发的过渡金属催化剂引起了最大的关注。

Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert reaction

MacMillan,List,Denmark和Jacobson小组的第一批出版物在1990年铺平了道路。这些报告引入了高度对映选择性转化,可以在产率和选择性方面与金属催化反应相媲美。 一旦奠定了这一基础,越来越多的研究小组对这一主题的出版物迅速增加,反映出对有机催化的兴趣日益增加。


脯氨酸衍生的化合物已被证明是真正的主要有机催化剂。 它们已经用于各种羰基化合物转化,其中催化被认为涉及亚胺形式。 这些催化剂价格便宜且易于获取:


A. J. A. Cobb, D. M. Shaw, D. A. Longbottom, J. B. Gold, S. V. Ley, Org. Biomol. Chem.20053, 84-96.

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