顶部的级联

'我讨厌这样说,但我认为这是真的:这是发明这个词的organocatalysis“真正点燃,”大卫·麦克米伦说先锋的纪律。有所有这些人做零星的事情,但是,一旦我们有一个领域工作的人们可能会开始认识到它,它真的稠化。令人惊讶的是语言能做到这一点。”

麦克米伦,苏格兰人出生开始了他在普林斯顿的贸易,新泽西,常春藤联盟大学的我们,已经远远超出了压花organocatalysis的朗朗上口的名字。他一直在这一领域的前沿,并继续推进,自从第一次出现在2000年。

Organocatalysis -有机分子的使用加速化学反应,已经引起了全民的想象世界各地的化学家。非常热,非常兴奋,也是激烈竞争,”说,从大本列表研究所Mulheim der鲁尔,德国,也是该领域的主要参与者。

麦克米伦刚搬到美国在1990年代初为他的博士研究,此后一直在美国。”我第一次真正的交互与催化当我还是一个博士后与戴夫·埃文斯在哈佛,“麦克米伦回忆说。戴夫的我决定工作并不是基于他做催化的事实,但这是他的东西,我开始明白为什么这是如此重要。”

催化一般来说是一个非常有吸引力的概念——只有一个小撒的催化剂,简单的分子可以迅速剪成非常复杂的结构。每个分子催化剂不仅可以许多分子的起始物料转化为产品,但只会给你所需的合适的催化剂的对映体;也就是说,只有两种可能的产品结构彼此的镜像。正如麦克米伦所说,催化剂可以让你最终产品更快的。

移动,金属?

新催化剂organocatalysts总是给新类型的反应活性,麦克米兰说,“新反应总是一件大事”。例如,Grubbs催化剂,他说,催化作用的复分解反应,允许您连接两个分子(或同一分子的两端)通过碳碳(碳碳双键)。交换之前,很多人就会说让碳碳双键很微不足道。’,但这种新的反应是如此有效,现在经常用作可靠的方式完成漫长的复杂分子的合成。

传统上,金属催化的域。金属可以引发许多强大的转换。但他们并不是没有缺点。大多数金属催化剂,而非常成功的在许多情况下,容易受到氧气和水分,”麦克米兰说。因此你必须真的惰性条件下工作。不对称催化中使用有限形式等行业,因为它是非常艰难的产生难以置信的惰性条件生产规模。

我们意识到与催化剂的巨大优势,在本质上是有机的,因为他们乐于存在于空气中。在实验室里我最喜欢的一件事是看到我的学生设置40个不同的反应在板凳上最高仅用挖球器挖出粉反应烧瓶,不必使用氮或干燥的溶剂(排除空气和水分),它是完全好,他们工作的很好。”

然而没有人表明金属催化将被替换。金属可以激活一个有机分子在一个更广泛的各种各样的方式比有机催化剂,”马修说憔悴,工作organocatalysis和金属催化的剑桥大学,英国。所以总是会organocatalysis补充金属催化。但是,使用旧的陈词滥调,它将扩展合成化学家的工具箱显著的不对称反应。”

螺母和螺栓

第一个organocatalytic麦克米伦集团iminium开发的催化反应。这种化学利用羰基化合物中发现的事实与胺醛和酮的反应快速、可逆,形成亚胺。生成的亚胺活性远远高于最初的羰基,并将反应与一系列合适的伙伴给各种产品。但真正的好处是当你使用了笨重的侧链的胺,这中间的一个面临亚胺被阻塞。这种屏蔽意味着任何与亚胺反应只能从无限制的方法,从而使一个对映体在大过剩。

Enantiopure化合物是重要的,因为大自然是手性的,所以任何分子化学家与大自然互动,如药物、除草剂和杀虫剂,必须正确的对映体引发所需的响应。

当我的小组发表了论文(iminium催化),我认为这是要赶在一夜之间,但没有,”麦克米兰回忆说。但这只是滞后时间,三年后,它只是疯了。”

像麦克米伦发现亚胺催化,本列表和卡洛斯·巴尔巴斯在斯克里普斯研究所的工作,我们开发烯胺organocatalysts。这两种方法非常相似,但互补。两种反应生成活性羰基和胺中间体。亚胺,但缺电子与电子耦合反应伙伴,烯胺有玩电子和电子与化合物反应差。

巴尔巴斯和列表的烯胺工作是基于的先例Hajos-Parrish反应,化学在1970年代开发的。³这个反应使用脯氨酸作为催化剂,一种天然氨基酸enantiopure形式是便宜和容易获得。Hajos-Parrish反应是分子内——也就是说,一个长链分子与自身反应,有效地咬自己的尾巴成为循环。巴尔巴斯和列表显示,反应可以扩展到夫妻两个分子结合在一起,和各种各样的耦合伙伴反应已经被证明用这种方法给产品的高收益和大的对映体过量。

连锁反应

一个进一步的好处亚胺和烯胺方法的互补性是两个进程可以顺序执行在一个锅——所谓的“organocascade”反应。⁴

imine-enamine级联利用这一事实,当你一个亚胺亲核试剂反应,转化为一个烯胺亚胺功能。如果你也有一个合适的亲电试剂反应瓶,这将与烯胺反应给你双重替代产品。

孤立的产品反应很耗时间,和一些材料不可避免地失去了在净化,所以链接几个步骤在一个锅可以更有效的方式使分子。储蓄可以加起来如果你能成功地设计一个级联三个甚至四个步骤。

这是我认为有机合成将去哪里,”迪特尔•恩德斯说,在亚琛工业反应级联工作,德国。“不保护组,在一个锅里,温和的条件下,一个催化剂控制几个债券形成不对称。我们想做它喜欢大自然。

麦克米伦说,他的团队已经做了(如尚未出版)四organocascade在实验室里,并在一连串的5。但这并不容易。“每次你添加另一个催化循环,我想要花一年的时间从你的生活!”他笑着说。但是回报是巨大的,因为您可以构建的令人难以置信的复杂性,在一个受控制的方式,从绝对没有。

未来几年的我的一个目标是试图说服社区,这是一个合理的事情,我们应该做的。一旦你进入级联催化三到四倍,就更难找出它都将上演。说服的方式回报社会。希望一旦我们让三、四、五天然产品,我认为每个人都会说,这是一个令人激动的路要走。”

麦克米伦已经开始制造天然产品使用这种技术,使(-)-flustramine B通过双级联耦合两个组分分子在第一步然后cyclising第二。⁵一个优雅的策略,恩德斯说。

不过,在许多地区organocatalysis存在一些分歧,关于到底是谁首先提出和发表的一个概念。有很多工作在文献中“大卫的压印之前organocascade”、“巴尔巴斯说。但像organocatalysis”,我认为这个名字“organocascade”吸引了每个人都在这个概念。我们称这些反应“organocatalytic组装反应不对称”——我猜,不够吸引人。

热的东西

命名并不是唯一的争议。“Organocatalysis或许有点太热!”巴尔巴斯告诉必威体育 红利账户。很难有一个项目你自己的,你真的可以看到到最后没有其他几组跳。”

这个竞争激烈的领域近期备受瞩目的例子,科学家一直弯曲之间的公平竞争的规则。有很多的困难与发布披露反应之前,人们回去做同样的反应,试图发布之前,”巴尔巴斯评论。

今年3月,阿曼德科尔多瓦,organocatalysis斯德哥尔摩大学的化学家,瑞典,批准了大学学术造假。斯德哥尔摩大学委托调查科尔多瓦的行动,有机化学教授Torbj吗?rn Frejd和瑞典隆德大学的坚强发现四个独立的情况下所谓的“不道德行为”。

特别是Frejd和多发现科尔多瓦,唐娜Blackmond听完演讲的帝国理工学院,伦敦,Blackmond的想法和出版他们自己的。报告补充说,尽管科尔多瓦随后展示了“困惑和不正确的”对基本概念的理解,他的继续尝试一些信贷工作。

报告还强调了独立的情况下,科尔多瓦的发现它甚至可以隐藏或省略引用别人的相关工作,我们相信它一直故意的。科尔多瓦坚称,任何重叠的想法或遗漏的信贷并没有经过深思熟虑的。

“整个地区已经变得如此竞争,因为有很多的人做同样的事情,”说憔悴。但他不相信问题是普遍的。我认为,该地区一直被误读,一个或两个例子。这是不幸的,它对其他领域产生影响。

巴尔巴斯表明,急于进入字段说明化学本身的力量。这是那么容易和简单,因为修改的底物的催化效果(与大多数金属催化)。这就是吸引了很多人,”他说。

和列表指出organocatalysis允许有机合成化学家的催化剂。最后,那些人,实际使用催化剂能够真正理解和设计,使[他们的]自己的。”

完美的反应

麦克米伦不是坐下来欣赏内容organocatalysis迄今为止所取得的进展,也往往对改善已知类别的反应。我们需要经常外出,并试图找到新的类型的反应,”他说。“这是一个非常具有挑战性的事情出现,但值得,你看到它的那一刻,那一刻,你可以看到它会开放更多的新反应。”

憔悴的赞同。的如果你认为的支柱organocatalysis一直到目前为止,这是关注一系列反应性原则,实际上是完善的,”他说。”这是如何工作的一个例子可以前进到下一个阶段是麦克米伦SOMO催化。开辟了一个新的球场。”

SOMO,太好了

麦克米伦出版的今年,SOMO催化作用,即单独占据分子轨道,organocatalysis与自由基化学结合的产物。⁶

自由基分子(或原子)与一个未配对电子,并倾向于反应完全不同与他们所有的分子电子成对。这种不同的反应性意味着一个新的一系列分子转换可用。SOMO催化包括生成烯胺,然后剥开一个电子形成自由基中间体,这将与一套全新的反应耦合伙伴。

烯胺中间体与electron-poor分子反应,SOMO中间体与互补的负电子的化合物反应。

说,最终名单,“我们试图完成发展真正完美的反应,比如铃木耦合,或烯烃复分解——梦反应处理几乎任何你的底物结合,并且总是给高选择性和高收益。

还有一些路要走序列可以扩大,麦克米伦说。“我不认为这是生产过程,但我希望会很快,”他说。“一旦你做到了,你已经取得了成功的水平,反应像交换,交换只是达到了一个反应,这是一个整体。

,每个人都做organocatalysis很棒,”他总结道。首先你开始变得暴躁的因为你认为人们进入你的领土。那么你承认这不是关于领土,更美好的社区,而是尽可能多的人参与。

我发现它非常满意,兴奋的同时,”他说。我认为最好的东西还在。

额外的报告由马克Peplow