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Organic Chemistry II

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오가노카타리시스

Overview

출처: 비 M. 동과 파벤 크루즈, 화학학과, 캘리포니아 대학, 어바인, 캘리포니아

이 실험은 enamine 촉매를 활용하는 반응의 적절한 설정을 설명하여 유기 성서의 개념을 보여줍니다. Organocatalysis는 반응을 가속화하기 위하여 작은 유기 분자의 substoichiometric 양을 사용하는 촉매의 한 형태입니다. 이러한 유형의 촉매는 전이 금속 또는 바이오 촉매와 같은 다른 형태의 촉매에 보완됩니다. 전이 금속 촉매는 촉매로 전이 금속을 포함하고 biocatalysis는 촉매로 효소를 사용합니다. 유기 분해의 몇 가지 장점은 많은 금속 촉매에 비해 유기 촉매의 낮은 독성과 비용을 포함한다. 또한 대부분의 유기 촉매는 금속 촉매와 달리 공기와 습기에 민감하지 않습니다. 살아있는 유기체에서 찾아낸 효소와는 대조적으로, 유기촉매로 작용하는 작은 분자는 전형적으로 접근하기 쉽습니다. 또한, organocatalysis는 다른 형태의 촉매와 함께 관찰되지 않는 보완적이고 새로운 반응성을 제공합니다.

Principles

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유기 촉매는 촉매의 유형에 따라 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 대부분의 유기 촉매는 루이스 기지, 루이스 산, 브론스테드 기지 또는 브론스테드 산으로 설명 될 수있다. 이러한 유기촉매 범주는 촉매가 촉매를 용이하게 하는 활성화 모드를 설명합니다. 이러한 다양한 활성화 모드 외에도 유기촉매는 공유 또는 비 공유 상호 작용을 통해 기판과 상호 작용할 수 있습니다. 둘 다 그들의 장점과 단점이 있습니다. 일반적으로 공유 상호 작용은 제어하기 쉽고 예측하기 쉽습니다. 종종 비 공유 상호 작용을 활용하는 촉매는 공유 상호 작용을 통해 작동하는 것과 비교하여 더 낮은 촉매 적재를 필요로 합니다.

루이스 기지, 특히 아민은 가장 일반적인 유형의 유기촉매입니다. 반응성의 몇몇 모형은 아민 촉매를 사용하여서 달성되었습니다. 예를 들어, 뉴클레오필의 뉴클레오필리스는 선택적 알킬레이션 또는 알돌 반응을 수행하기 위해 enamine 촉매를 통해 강조될 수 있다. 아민 계 촉매는 또한 마이클 추가 또는 사이클로테인더를 촉진하기 위해 이민 촉매를 통해 기판의 전기성을 향상시킬 수 있습니다. 아민 계 촉매는 두 개의 미디어 단계 사이의 반응을 중재하기 위해 위상 전달 촉매로 도 사용할 수 있습니다.

기판 활성화 이외에, 이 촉매는 또한 비대칭 촉매에게 불린 개념에서, 형성하는 제품에 키랄성을 소개할 수 있습니다. 비대칭 유기 분석의 첫 번째 예 중 하나는 키랄 아미노산, 프롤린을 사용하여 알돌반응(도 1)을촉매하였다. 프롤린은 키랄 enamine을 생성하기 위해 케톤 중 하나에 응축됩니다. 이렇게 함으로써, 유기촉매는 더 강한 뉴클레오필을 생성하고 알돌 반응이 고정관념이 될 수 있도록 키랄성을 소개한다. 묘사 된 예는 하조 - 패리쉬 - 에데르 - 비에르 - 비처 반응의 반응이다. 이 반응의 제품은 스테로이드 천연 제품 및 그들의 파생 상품의 합성에 대 한 중요 한 선구자.

Figure 1
그림 1: 비대칭 유기 분석의 첫 번째 예 중 하나는 키랄 아미노산, 프롤린을 사용하여 알돌 반응을 촉매하는 데 사용했습니다.

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Procedure

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Figure 2

  1. 추가(S)-프롤라인(40 mg, 0.35 mmol, 0.35 등가물), 아세토닐릴(MeCN, 5mL), 디케톤(126 mg, 1mmol, 1 상당)을 자기 교반바가 장착된 둥근 바닥 플라스크(~20mL)에 추가한다.
  2. 반응 혼합물을 35°C에서 30분 간 저어줍니다.
  3. 3-buten-2-one (105 mg, 1.5 mmol, 1.5 등가물)을 35 °C에서 떨어 뜨리고 1 주일 동안 같은 온도에서 저어줍니다.
  4. 포화 수성 암모늄 염화암모늄의 ~ 5mL를 추가하여 실온에 대한 반응을 냉각하고 담금질하십시오.
  5. 다이틸 에테르로 수성 층을 추출합니다.
  6. 결합된 유기층을 소금물로 씻고 무수 마그네슘 황산염으로 건조시다.
  7. 황산 마그네슘을 걸이고 회전 증발을 통해 농축합니다.
  8. 열 크로마토그래피를 통해 원유 잔류물을 정화합니다.

유기 촉매는 낮은 비용과 전이 금속에 대한 낮은 독성 대안이며, 효소에 비해, 그들은 더 쉽게 합성 및 얻을 수 있습니다.

Organocatalysis는 소비되지 않고 반응을 가속화하기 위하여 화학 종과 상호 작용하는 작은 유기 분자를 관련시킵니다.

이 비디오는 유기성 의 원리, enamine 촉매 반응을 보여주는 절차 및 유기 청약의 일부 응용 프로그램을 설명합니다.

유기 촉매는 반응성 분자와의 상호 작용에 의해 분류 될 수있다. 공유 상호 작용에서 촉매는 활성화라고 하는 단계에서 일시적인 공유 결합을 통해 반응성 중간체를 형성합니다. 이러한 활성 화합물은 더 반응하기 위해 진행합니다. 이 과정은 유기 체증 분자의 회복으로 완료됩니다.

루이스 기지, 전형적으로 전자 기증자인 화합물은 다재다능함 때문에 가장 흔한 유형의 유기촉매입니다. 예를 들어, enamine 촉매는 뉴클레오필성을 향상시켜 선택적 알킬화 및 알돌 반응을 가능하게 합니다. 또 다른 아민 기반 촉매인 이미늄은 마이클 첨가물 또는 사이클로테인더를 촉진하기 위해 반응물질의 전기성을 개선하는 데 사용됩니다.

이러한 촉매는 비대칭 촉매로 알려진 공정에서 특정 스테레오이소머 제품을 선택할 수도 있습니다. 이것의 첫번째 보기의 한은 프롤린에 의해 촉매화된 알돌 반응, 키랄 아미노산이었습니다.

프롤린은 케톤에 공유결합하여 물을 방출하고 키랄 내민을 생성합니다. 이것은 입체 선택적 알돌 반응을 시작하는 강한 뉴클레오필귀 귀착됩니다. 이 예에 표시된 반응은 스테로이드의 합성을위한 전구체의 생산에 중요하다.

이제 우리는 유기 용해의 원리를 다루었으니 (S) 프로라인 촉매 알돌 반응에 대한 절차를 살펴 보자.

먼저, 연기 후드에 반응제와 유리 제품을 가져옵니다. 시약을 마그네틱 스터드 바에 20mL 라운드 하단 플라스크에 추가합니다. 그런 다음 혼합물을 35°C에서 30분간 저어줍니다.

그런 다음 온도를 유지하면서 혼합물에 3-buten-2-one 드롭와이즈105 mg을 추가합니다. 35°C에서 1주일 동안 저어주는 반응을 남깁니다.

1주일 후 실온에 대한 반응을 식힌 다음 약 5mL의 포화 수성 염수 암모늄을 첨가하여 담금질합니다.

다음으로, 다이틸 에테르30mL을 추가하여 수성 층을 추출한다. 분리 깔때기를 사용하여 유기 및 수성 층을 분리합니다.

그런 다음, 포화 나트륨 염화 나트륨 용액으로 유기 층을 세척하고 무수 마그네슘 황산염으로 건조하십시오. 후, 여과를 통해 용액에서 황산 마그네슘을 제거합니다.

다음으로, 회전 증발을 사용하여 제품을 농축한다. 마지막으로, 열 크로마토그래피를 통해 얻은 잔류물을 정화합니다.

획득한 제품은 이제 1H NMR을 사용하여 분석할 수 있습니다.

제품의 양성자 NMR은 Wieland-Miescher 케톤의 피크를 분석하고 식별하는 데 사용됩니다. 화합물은 총 14 개의 수소를 가지고 있습니다. 5.85 ppm의 다운필드 싱글은 알케인 수소 a에 대한 특징이며 1에 통합됩니다. 알케인 멀티플렉스 b, c, d 및 e는 2.78ppm에서 1.65 ppm 사이의 일반적인 교대조에서 발견되며 총 10개의 수소에 통합됩니다. 마지막으로, 메틸 그룹 F는 3 개의 수소의 통합과 1.45 ppm의 변화와 가장 업필드 싱글트입니다.

이제 우리는 유기 성 술 절차를 살펴 보자 몇 가지 응용 프로그램을 살펴 보자

비대칭 유기 분해는 제약 화합물의 합성을위한 필수 불가결한 과정이되었다. 한 가지 예는 혈전을 치료하는 데 사용되는 항응고제인 (S)-warfarin의 생산입니다. 과거에, 그것의 합성키랄 해상도에 의존, 결정화 또는 크로마 토그래피를 통해, racemic 혼합물에서. 이 과정은 약 19 %의 수익률을 초래했다. 유기 키랄 촉매의 도움으로, 낭비 키랄 분해 공정은 99 %의 수율을 달성하는 합성으로 대체되었습니다.

이온 액체는 일반적으로 실온에서 액체 상태에 존재하는 염입니다. 이온 액체는 유기 성 서 해를 포함 하 여 많은 연구 분야에서 관심을 얻고 있다. EMIMAc는 유기 양이온 및 음이온이 있는 화합물의 예입니다. 이 응용 프로그램에서는 스테레오 선택적 합성에서 촉매로 사용된다. 높은 안정성, 낮은 변동성 및 이온성 액체의 비 인화성은 재활용에 적합한 안전한 반응 매체입니다.

당신은 방금 조브의 비디오를 오가나카타리시에 보았습니다. 이 비디오는 유기성, 일반 절차 및 일부 응용 프로그램을 다루었습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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정제 된 제품은 다음 1H NMR 스펙트럼을 가져야한다 : 1H NMR δ 5.88 (1H, s), 2.6-2.7 (2H, m), 2.3-2.55 (4H, m), 2.0-2.2 (2H, m), 1.6-1.8 (2H, m), 1.4 (3H, m).

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Applications and Summary

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이 실험은 enamine 촉매 반응을 설정하는 방법을 보여 주었다. 다른 형태의 촉매에 비해, 오르간 염은 연구의 상대적으로 젊은 분야, 하지만 최근 몇 년 동안 유기 청의 분야 극적인 성장을 경험 했다. organocatalysis에 대한 관심이 증가함에 따라 새로운 유형의 반응성을 달성하기 위해 두 가지 이상의 유형의 촉매를 사용하는 연구가 생겨나고 있습니다. 예를 들어, 전이 금속 촉매와 함께 유기체용액을 사용하는 보고가 증가하고 있다.

비대칭 유기 분석은 일반적인 항응고제인 와파린의 합성을 개선하는 데 사용되어 왔다. 이전 합성 경로는 19% 수율에서 보다 활동적인 엔안티오머(S)-warfarin을감당하기 위해 racemic 혼합물의 화학 적 분해(본질적으로 낭비되는 공정)에 의존하였다. 이제 비대칭 유기 분석의 도움으로 (S)-warfarin은 이제 이미늄 촉매를 통해 99 %의 수율에서 화학 적 해상도없이 액세스 할 수 있습니다.

Figure 2
그림 2:(S)-와파린.

독감 치료에 사용되는 항바이러스 약물인 타미플루는 유기문염을 사용하여 합성되었습니다. 이 합성은 프로리놀 유래 촉매인 일반적인 유형의 유기촉매를 사용합니다. 오르간카타리저드 마이클 은 타미플루에서 발견되는 세 개의 필요한 스테레오센터 중 2개를 설정합니다.

Figure 3
그림 3: 항바이러스 약물, 타미플루.

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Transcript

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