אורגנוקטליזה

אורגנוקטליסטים ניתן לחלק לארבע קטגוריות בהתבסס על סוג הזרז. רוב האורגנוקטלים יכולים להיות מתוארים כבסיסי לואיס, חומצות לואיס, בסיסים ברונסטד, או חומצות ברונסטד. קטגוריות organocatalyst אלה מתארות את אופן ההפעלה שבאמצעותו הזרז פועל כדי להקל על קטליזה. בנוסף לאמצעי הפעלה שונים אלה, organocatalysts יכולים לקיים אינטראקציה עם מצעים באמצעות אינטראקציות קוולנטיות או לא קוולנטיות; לשניהם יש את היתרונות והחסרונות שלהם. בדרך כלל, אינטראקציות קוולנטיות קלות יותר לשליטה ובכך לחזות. לעתים קרובות, זרזים המנצלים אינטראקציות שאינן קוולנטיות דורשים טעינות זרז נמוכות יותר בהשוואה לאלה הפועלות באמצעות אינטראקציות קוולנטיות.

בסיסים לואיס, במיוחד אמינים, הם הסוג הנפוץ ביותר של organocatalyst. מספר סוגים של תגובתיות הושגו רק באמצעות זרז אמין. לדוגמה, ניתן להדגיש את הנוקלופיליות של הגרעין באמצעות זרז אנמין כדי לבצע אלקיליות סלקטיביות או תגובות אלדול. זרזים מבוססי אמין יכולים גם לשפר את האלקטרופיליות של מצעים באמצעות קטליזה iminium כדי לקדם תוספות מייקל או cycloadditions. זרזים מבוססי אמין יכולים אפילו לשמש כזרזים להעברת פאזה כדי לתווך תגובות בין שני שלבים בתקשורת.

בנוסף להפעלת מצע, זרזים אלה יכולים גם להכניס כיראליות למוצרים שהם יוצרים, במושג הנקרא קטליזה אסימטרית. אחת הדוגמאות הראשונות לאורגנוקטליזה אסימטרית השתמשה בחומצת אמינו כיראלית, פרולין, כדי לזרז תגובת אלדול(איור 1). פרולין מתמצת על אחד הקטונים כדי ליצור אנמין כיראלי. בעשותו כן, organocatalyst מייצר נוקלאופילי חזק יותר ומציג כיראליות כך שתגובת אלדול יכולה להיות סטריאו-סלקטיבית. הדוגמה המתוארת היא תגובת האגוס-פאריש-אצ'ר-סאואר-ויצ'ארט. המוצר של תגובה זו הוא הקדמה חשובה עבור סינתזה של מוצרים טבעיים סטרואידים ונגזרותיהם.

איור 1: אחת הדוגמאות הראשונות לאורגנוקטליזה אסימטרית השתמשה בחומצת אמינו כיראלית, פרולין, כדי לזרז תגובת אלדול.

המוצר המטוהר צריך להיות ספקטרום ¹H NMR הבא: ¹H NMR δ 5.88 (1H, s), 2.6-2.7 (2H, m), 2.3-2.55 (4H, m), 2.0-2.2 (2H, מ '), 1.6-1.8 (2H, מ '), 1.4 (3H, s).

ניסוי זה הדגים כיצד להגדיר תגובה מזורזת enamine. בהשוואה לצורות אחרות של קטליזה, organocatalysis הוא תחום מחקר צעיר יחסית, אך בשנים האחרונות תחום האורגנוקטליזה חווה צמיחה דרמטית. העניין המוגבר באורגנוקטליזה הוליד גם מחקר שעושה שימוש ביותר מסוג אחד של קטליזה כדי להשיג סוגים חדשים של תגובתיות. לדוגמה, יש כבר דיווחים מוגברים של שימוש organocatalysis בשילוב עם קטליזה מתכת המעבר.

אורגנוקטליזה אסימטרית שימשה לשיפור הסינתזה של קומדין, נוגד קרישה נפוץ. המסלול הסינתטי הקודם הסתמך על רזולוציה כימית (תהליך בזבזני מטבעו) של התערובת הגזעית כדי להרשות לעצמו את האננטיומר הפעיל יותר (S) קומדין בתפוקה של 19%. עכשיו בעזרת organocatalysis אסימטרי, (S)-קומדין ניתן כעת לגשת ללא רזולוציה כימית בתפוקה של 99% באמצעות קטליזה iminium.

איור 2: (S)-וורפרין.

התרופה האנטי ויראלית, טמיפלו, המשמשת לטיפול בשפעת כבר מסונתז באמצעות organocatalysis. סינתזה זו עושה שימוש בסוג נפוץ של organocatalyst, זרז שמקורו בפרולינול. התוספת של מייקל האורגנוקליז קובעת שניים מתוך שלושת הסטריאוטיפים הדרושים שנמצאו בטמיפלו.

איור 3: התרופה האנטי-ויראלית, טמיפלו.