Organocatalyse

Les organocatalyseurs sont une alternative peu coûteuse et peu toxique aux métaux de transition, et par rapport aux enzymes, ils sont plus facilement synthétisés et obtenus.

L’organocatalyse implique de petites molécules organiques qui interagissent avec les espèces chimiques pour accélérer les réactions sans être consommées.

Cette vidéo illustrera les principes de l’organocatalyse, une procédure démontrant une réaction catalysée par l’énamine, et certaines applications de l’organocatalyse.

Les organocatalyseurs peuvent être classés en fonction de leurs interactions avec les molécules réactives. Dans les interactions covalentes, les catalyseurs forment un intermédiaire réactif via une liaison covalente transitoire dans une étape appelée activation. Ces composés activés réagissent ensuite. Le processus se termine par la récupération de la molécule d’organocatalyse.

Les bases de Lewis, des composés qui sont généralement des donneurs d’électrons, sont le type d’organocatalyseur le plus courant en raison de leur polyvalence. Par exemple, les catalyseurs à l’énamine améliorent la nucléophilie, permettant des réactions d’alkylation sélective et d’aldol. L’Iminium, un autre catalyseur à base d’amines, est utilisé pour améliorer l’électrophilie des réactifs afin de favoriser les ajouts de Michael ou les cycloadditions.

Ces catalyseurs peuvent également sélectionner des produits stéréoisomères particuliers dans un processus connu sous le nom de catalyse asymétrique. L’un des premiers exemples de cela a été une réaction d’aldol catalysée par la proline, un acide aminé chiral.

La proline se lie de manière covalente à une cétone, libérant de l’eau et générant une énamine chirale. Il en résulte un nucléophile plus fort qui initie une réaction stéréosélective d’aldol. La réaction montrée dans cet exemple est importante pour la production de précurseurs pour la synthèse des stéroïdes.

Maintenant que nous avons couvert les principes de l’organocatalyse, examinons une procédure pour une réaction d’aldol catalysée par la (S)-proline.

Tout d’abord, apportez les réactifs et la verrerie à la hotte. Ajouter les réactifs dans une fiole à fond rond de 20 mL à l’aide d’une barre d’agitation magnétique. Ensuite, remuez le mélange à 35 ? C pendant 30 minutes.

Ajoutez ensuite 105 mg de 3-buten-2-one goutte à goutte au mélange, tout en maintenant la température. Laisser la réaction remuer pendant une semaine à 35 °C.

Après une semaine, refroidissez la réaction à température ambiante, puis trempez-la en ajoutant environ 5 ml de chlorure d’ammonium aqueux saturé.

Ensuite, extrayez la couche aqueuse en ajoutant 30 mL d’éther diéthylique. Séparez les couches organiques et aqueuses à l’aide d’un entonnoir séparateur.

Ensuite, lavez les couches organiques avec une solution saturée de chlorure de sodium et séchez-les avec du sulfate de magnésium anhydre. Ensuite, retirez le sulfate de magnésium de la solution par filtration.

Ensuite, concentrez le produit par évaporation rotative. Enfin, purifier le résidu obtenu par chromatographie sur colonne.

Le produit obtenu peut maintenant être analysé à l’aide de la RMN 1H

La RMN des protons du produit est utilisée pour analyser et identifier les pics de la cétone de Wieland-Miescher. Le composé contient un total de 14 hydrogènes. Le singulet à 5,85 ppm est caractéristique de l’alcène hydrogène a et s’intègre à 1. Les multiplets d’alcanes b, c, d et e se trouvent dans leurs décalages typiques allant de 2,78 à 1,65 ppm, intégrant un total de 10 hydrogènes. Enfin, le groupe méthyle f est le singulet le plus ascendant avec un décalage de 1,45 ppm avec une intégration de 3 hydrogènes.

Maintenant que nous avons examiné une procédure d’organocatalyse, regardons quelques applications

L’organocatalyse asymétrique est devenue un processus indispensable pour la synthèse de composés pharmaceutiques. Un exemple est la production de (S)-warfarine, un anticoagulant utilisé pour traiter les caillots sanguins. Autrefois, sa synthèse reposait sur une résolution chirale, via cristallisation ou chromatographie, à partir de mélanges racémiques. Ce processus a donné des rendements d’environ 19 %. À l’aide d’un catalyseur chiral organique, le processus de résolution chirale inutile a été remplacé par une synthèse qui atteint des rendements de 99 %.

Les liquides ioniques sont des sels qui existent généralement à l’état liquide à température ambiante. Les liquides ioniques attirent de plus en plus l’attention dans de nombreux domaines de recherche, y compris l’organocatalyse. EMIMAc est un exemple de composé qui contient des cations et des anions organiques. Dans cette application, il est utilisé comme catalyseur dans une synthèse stéréosélective. La grande stabilité, la faible volatilité et l’ininflammabilité des liquides ioniques en font un milieu de réaction sûr et adapté au recyclage.

Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur l’organocatalyse. Cette vidéo couvrait l’organocatalyse, une procédure générale et certaines applications. Merci d’avoir regardé !