5.8: Organokataliz

1. (S)-prolin (40 mg, 0.35 mmol, 0.35 eşdeğer), asetonitril (MeCN, 5 mL) ve diketon (126 mg, 1 mmol, 1 eşdeğer) ekleyin manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış yuvarlak tabanlı bir şişeye (~ 20 mL).
2. Reaksiyon karışımını 35 °C'de 30 dakika karıştırın.
3. 35 ° C'de damla damla 3-buten-2-one (105 mg, 1.5 mmol, 1.5 eşdeğeri) ekleyin ve 1 hafta boyunca aynı sıcaklıkta karıştırın.
4. Reaksiyonu oda sıcaklığına soğutun ve ~ 5 mL doymuş sulu amonyum klorür ekleyerek söndürün.
5. Sulu tabakayı dietil eter ile ekstrakte edin.
6. Birleştirilmiş organik katmanları tuzlu suyla yıkayın ve susuz magnezyum sülfat ile kurulayın.
7. Magnezyum sülfatı filtreleyin ve döner buharlaştırma yoluyla konsantre edin.
8. Ham kalıntıyı kolon kromatografisi ile saflaştırın.

Organokatalizörler, geçiş metallerine göre düşük maliyetli ve düşük toksisiteye alternatiftir ve enzimlerle karşılaştırıldığında daha kolay sentezlenir ve elde edilirler.

Organokataliz, tüketilmeden reaksiyonları hızlandırmak için kimyasal türlerle etkileşime giren küçük organik molekülleri içerir.

Bu video, enamin katalizli reaksiyonu gösteren bir prosedür olan organokataliz ilkelerini ve bazı organokataliz uygulamalarını gösterecektir.

Organokatalizörler, reaktan molekülleri ile etkileşimlerine göre sınıflandırılabilir. Kovalent etkileşimlerde, katalizörler, aktivasyon olarak adlandırılan bir adımda geçici bir kovalent bağ yoluyla reaktif bir ara madde oluşturur. Bu aktive edilmiş bileşikler daha sonra daha fazla reaksiyona girmeye devam eder. İşlem, organokataliz molekülünün geri kazanılması ile tamamlanır.

Tipik olarak elektron vericileri olan bileşikler olan Lewis bazları, çok yönlülükleri nedeniyle en yaygın organokatalizör türüdür. Örneğin, enamin katalizörleri nükleofilikliği artırarak seçici alkilasyon ve aldol reaksiyonlarını mümkün kılar. Başka bir amin bazlı katalizör olan iminium, Michael ilavelerini veya siklo ilavelerini teşvik etmek için reaktanların elektrofilikliğini geliştirmek için kullanılır.

Bu katalizörler, asimetrik kataliz olarak bilinen bir işlemde belirli stereoizomer ürünleri için de seçim yapabilir. Bunun ilk örneklerinden biri, bir kiral amino asit olan prolin tarafından katalize edilen bir aldol reaksiyonuydu.

Prolin, bir ketona kovalent olarak bağlanır, suyu serbest bırakır ve bir kiral enamin oluşturur. Bu, stereoselektif bir aldol reaksiyonu başlatan daha güçlü bir nükleofil ile sonuçlanır. Bu örnekte gösterilen reaksiyon, steroidlerin sentezi için öncünün üretimi için önemlidir.

Artık organokataliz ilkelerini ele aldığımıza göre, (S)-prolin katalizli aldol reaksiyonu için bir prosedüre bakalım.

İlk olarak, reaktanları ve cam eşyaları çeker ocak içine getirin. Reaktifleri manyetik karıştırma çubuğu ile 20 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeye ekleyin. Daha sonra karışımı 35 ° C'de karıştırın 30 dakika boyunca C.

Daha sonra, sıcaklığı koruyarak karışıma damla damla 105 mg 3-buten-2-one ekleyin. Reaksiyonu 35 ° C'de bir hafta boyunca karıştırmaya bırakın.

Bir hafta geçtikten sonra, reaksiyonu oda sıcaklığına soğutun ve ardından yaklaşık 5 mL doymuş sulu amonyum klorür ekleyerek söndürün.

Daha sonra, 30 mL dietil eter ekleyerek sulu tabakayı çıkarın. Ayırıcı bir huni kullanarak organik ve sulu katmanları ayırın.

Daha sonra organik katmanları doymuş bir sodyum klorür çözeltisi ile yıkayın ve susuz magnezyum sülfat ile kurulayın. Daha sonra, magnezyum sülfatı filtrasyon yoluyla çözeltiden çıkarın.

Ardından, ürünü döner buharlaştırma kullanarak konsantre edin. Son olarak, elde edilen kalıntıyı kolon kromatografisi ile saflaştırın.

Elde edilen ürün artık 1H NMR kullanılarak analiz edilebilir

Ürünün proton NMR'si, Wieland-Miescher ketonunun tepe noktalarını analiz etmek ve tanımlamak için kullanılır. Bileşiğin toplam 14 hidrojeni vardır. 5.85 ppm'deki alt alan singlet, alken hidrojen a için karakteristiktir ve 1'e entegre olur. Alkan multipletleri b, c, d ve e, 2.78 ile 1.65 ppm arasında değişen tipik kaymalarında bulunur ve toplam 10 hidrojene entegre olur. Son olarak, metil grubu f, 3 hidrojenin entegrasyonu ile 1.45 ppm'lik bir kayma ile en üst saha singlet'idir.

Artık bir organokataliz prosedürüne baktığımıza göre, bazı uygulamalara bakalım

Asimetrik organokataliz, farmasötik bileşiklerin sentezi için vazgeçilmez bir süreç haline gelmiştir. Bir örnek, kan pıhtılarını tedavi etmek için kullanılan bir antikoagülan olan (S)-warfarin üretimidir. Geçmişte, sentezi, rasemik karışımlardan kristalizasyon veya kromatografi yoluyla kiral çözünürlüğe dayanıyordu. Bu işlem yaklaşık% 19'luk bir verimle sonuçlandı. Organik bir kiral katalizörün yardımıyla, savurgan kiral çözünürlük süreci, %99'luk verim elde eden bir sentez ile değiştirildi.

İyonik sıvılar, tipik olarak oda sıcaklığında sıvı halde bulunan tuzlardır. İyonik sıvılar, organokataliz de dahil olmak üzere birçok araştırma alanında dikkat çekmektedir. EMIMAc, organik katyonlara ve anyonlara sahip bir bileşik örneğidir. Bu uygulamada, stereoselektif bir sentezde katalizör olarak kullanılır. İyonik sıvıların yüksek stabilitesi, düşük uçuculuğu ve yanmazlığı, onları geri dönüşüme uygun, güvenli bir reaksiyon ortamı haline getirir.

Az önce JoVE'nin organokataliz hakkındaki videosunu izlediniz. Bu videoda organokataliz, genel bir prosedür ve bazı uygulamalar ele alınmıştır. İzlediğiniz için teşekkürler!