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催化

Overview

资料来源: 加州大学欧文分校化学系 Vy 先生和 Faben

这个实验将展示催化的概念, 通过说明适当的设置的反应, 利用烯催化。催化是一种催化, 利用 substoichiometric 量的小有机分子加速反应。这种类型的催化作用是互补的其他形式的催化作用, 如过渡金属或生物催化。过渡金属催化是以过渡金属为催化剂, 生物催化利用酶作为催化剂。与许多金属催化剂相比, 催化的一些优点包括低毒性和有机成本。此外, 与金属催化剂不同, 大多数有机对空气和湿气都不敏感。与活生物体中发现的酶相比, 作为有机的小分子通常容易获得。此外, 催化提供补充和新的反应性没有观察到其他形式的催化作用。

Principles

有机可根据催化剂的类型分为四类。大多数有机可以被描述为刘易斯基地, 刘易斯酸, 质子基地, 或质子酸。这些有机类别描述了催化剂作用于促进催化的活化模式。除了这些不同的激活模式, 有机可以通过共价键或价相互作用与基底相互作用;两者都有各自的优缺点。通常, 共价键的相互作用更容易控制, 从而预测。通常情况下, 利用价相互作用的催化剂需要较低的催化剂负载, 与那些通过共价键相互作用的催化载荷相比。

Lewis 碱, 尤其是胺类, 是最常见的有机。只有使用胺催化剂才能达到几种类型的反应性。例如, 核的性可以通过烯催化作用来强化, 以进行选择性反应或醛反应。Amine-based 催化剂还可以通过氯化铵催化提高 electrophilicity 的基材, 促进迈克尔的添加或 cycloadditions。Amine-based 催化剂甚至可以作为相转移催化剂用于介导两个介质相的反应。

除了基板活化, 这些催化剂还可以引入手到他们形成的产品, 在一个概念称为不对称催化。不对称催化的第一个例子是用手性氨基酸, 脯氨酸, 来催化醛反应 (图 1)。脯氨酸凝聚到其中一个酮产生手性烯。这样做, 有机产生一个更强的核, 并引入手, 使醛反应可以立体。描述的例子是 Hajos-帕里什-Eder-萨-Wiechert 反应。这种反应的产物是合成类固醇天然产物及其衍生物的重要前驱物。

Figure 1
图 1: 非对称催化的第一个例子之一是用手性氨基酸, 脯氨酸, 来催化醛反应。

Procedure

Figure 2

  1. 添加 (S)-脯氨酸 (40 毫克, 0.35 摩尔, 0.35 当量), 乙腈 (MeCN, 5 毫升), 和酮 (126 毫克, 1 摩尔, 1 当量) 的圆底烧瓶 (〜20毫升) 配备了磁性搅拌棒。
  2. 搅拌反应混合物在35° c 为30分钟。
  3. 添加 3-丁烯-2-一 (105 毫克, 1.5 摩尔, 1.5 当量) 滴在35° c 和搅拌在相同的温度为1周。
  4. 通过加入〜5毫升饱和水氯化铵冷却反应室温和淬火。
  5. 用乙醚提取水层。
  6. 用盐水和无水硫酸镁清洗复合有机层。
  7. 通过旋转蒸发过滤硫酸镁和浓缩物。
  8. 通过柱层析法提纯粗渣。

Results

纯化产品应具有以下1H 核磁共振谱: 1H 核磁共振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, s)。

Application and Summary

实验证明了如何建立烯催化反应。与其他形式的催化相比, 催化是一个比较年轻的研究领域, 但近年来催化的领域经历了戏剧性的增长。对催化的兴趣增加也引起了研究, 利用了一种以上的催化, 以达到新的类型的反应性。例如, 有更多的报告, 使用催化与过渡金属催化。

不对称催化已被用来改善合成的华法林, 一个共同的抗凝。以前的合成路线依赖于化学分解 (一个固有的浪费过程) 的消旋混合物, 以支付更活跃的映异构体 (S)-华法林在19% 的产量。现在, 在不对称催化的帮助下, (S), 华法林现在可以通过氯化铵催化在99% 的收益率下获得化学解析。

Figure 2
图 2: (S)-华法令.

用于治疗流感的抗病毒药物--达菲, 是用催化合成的。这种合成利用了一种普通类型的有机, 一种氨衍生的催化剂。organocatalyzed 迈克尔加法设置二在三必要的 stereocenters 发现了在达菲。

Figure 3
图 3: 抗病毒药物, 达菲。

Tags

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0:04

Overview

0:44

Principles of Organocatalysis

2:34

Organocatalytic Aldol Reaction

4:03

Results

4:48

Applications

6:11

Summary

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