Organokataliza

Organokatalizatory są tanią alternatywą dla metali przejściowych o niskiej toksyczności, a w porównaniu z enzymami są łatwiejsze do syntezy i otrzymania.

Organokataliza obejmuje małe cząsteczki organiczne, które oddziałują z gatunkami chemicznymi w celu przyspieszenia reakcji bez spożywania.

Ten film zilustruje zasady organokatalizy, procedury demonstrującej reakcję katalizowaną enaminą oraz niektóre zastosowania organokatalizy.

Organokatalizatory można sklasyfikować na podstawie ich interakcji z cząsteczkami reagentów. W oddziaływaniach kowalencyjnych katalizatory tworzą reaktywny produkt pośredni poprzez przejściowe wiązanie kowalencyjne w kroku zwanym aktywacją. Te aktywowane związki następnie przystępują do dalszej reakcji. Proces kończy się odzyskaniem cząsteczki organokatalizy.

Zasady Lewisa, związki, które są zazwyczaj donorami elektronów, są najczęstszym rodzajem organokatalizatora ze względu na ich wszechstronność. Na przykład katalizatory enaminowe zwiększają nukleofilowość, umożliwiając selektywne alkilowanie i reakcje aldolowe. Iminium, inny katalizator na bazie aminy, jest stosowany do poprawy elektrofilowości reagentów w celu promowania addycji Michaela lub cyklodięcji.

Katalizatory te mogą również selekcjonować określone produkty stereoizomerowe w procesie znanym jako kataliza asymetryczna. Jednym z pierwszych przykładów była reakcja aldolowa katalizowana przez prolinę, aminokwas chiralny.

Prolina kowalencyjnie wiąże się z ketonem, uwalniając wodę i wytwarzając chiralną enaminę. Powoduje to powstanie silniejszego nukleofila, który inicjuje stereoselektywną reakcję aldolową. Reakcja pokazana w tym przykładzie jest ważna dla produkcji prekursora do syntezy steroidów.

Teraz, gdy omówiliśmy już zasady organokatalizy, przyjrzyjmy się procedurze reakcji aldolowej katalizowanej (S)-proliną.

Najpierw przynieś reagenty i szkło do dygestorium. Dodać odczynniki do kolby okrągłodennej o pojemności 20 ml z mieszadłem magnetycznym. Następnie wymieszaj mieszaninę w temperaturze 35 ? C przez 30 minut.

Następnie do mieszaniny dodać kroplami 105 mg 3-buten-2-onu, utrzymując temperaturę. Pozostaw reakcję do mieszania na tydzień w temperaturze 35 °C.

Po upływie tygodnia schłodzić reakcję do temperatury pokojowej, a następnie schłodzić ją, dodając około 5 ml nasyconego wodnego roztworu chlorku amonu.

Następnie wyekstrahuj warstwę wodną, dodając 30 ml eteru dietylowego. Oddzielić warstwę organiczną i wodną za pomocą lejka separacyjnego.

Następnie umyj warstwy organiczne nasyconym roztworem chlorku sodu i osusz bezwodnym siarczanem magnezu. Następnie usuń siarczan magnezu z roztworu przez filtrację.

Następnie zagęścić produkt za pomocą odparowania obrotowego. Na koniec oczyścić otrzymaną pozostałość za pomocą chromatografii kolumnowej.

Otrzymany produkt można teraz analizować za pomocą 1H NMR

Protonowy NMR produktu służy do analizy i identyfikacji pików ketonu Wielanda-Mieschera. Związek ten składa się w sumie z 14 wodorów. Singlet dolnego pola o stężeniu 5,85 ppm jest charakterystyczny dla wodoru alkenowego a i integruje się z 1. Multiplety alkanowe b, c, d i e występują w typowych przesunięciach w zakresie od 2,78 do 1,65 ppm, integrując się w sumie z 10 wodorami. Wreszcie, grupa metylowa f jest najbardziej wysuniętym singletem z przesunięciem 1,45 ppm z integracją 3 wodorów.

Teraz, gdy przyjrzeliśmy się procedurze organokatalizy, przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom

Asymetryczna organokataliza stała się nieodzownym procesem syntezy związków farmaceutycznych. Jednym z przykładów jest produkcja (S)-warfaryny, antykoagulantu stosowanego w leczeniu zakrzepów krwi. W przeszłości jego synteza opierała się na rozdzielczości chiralnej, poprzez krystalizację lub chromatografię, z mieszanin racemicznych. Proces ten zaowocował plonami na poziomie około 19%. Za pomocą organicznego katalizatora chiralnego marnotrawny proces rozwiązywania problemów chiralnych został zastąpiony syntezą, która pozwala osiągnąć wydajność na poziomie 99%.

Ciecze jonowe to sole, które zwykle występują w stanie ciekłym w temperaturze pokojowej. Ciecze jonowe zyskują na popularności w wielu dziedzinach badań, w tym w organokatalizie. EMIMAc jest przykładem związku, który zawiera kationy i aniony organiczne. W tym zastosowaniu jest używany jako katalizator w syntezie stereoselektywnej. Wysoka stabilność, niska lotność i niepalność cieczy jonowych sprawia, że są one bezpiecznym medium reakcyjnym, które nadaje się do recyklingu.

Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat organokatalizy. Ten film dotyczył organokatalizy, ogólnej procedury i niektórych zastosowań. Dzięki za oglądanie!