Узнайте больше о технологиях поддержки исследований в области органокатализа.
Технология способствует глубокому пониманию органокатализа
  • Автоматизированные лабораторные реакторы
  • Анализаторы реакций реального времени
  • Автоматизированные системы отбора проб
  • Жидкостная хроматография с прямым впрыском
  • Программное обеспечение для кинетического моделирования

Дезактивация аминных органокатализаторов

Шнитцер, Т., и Веннемерс, Х. (2020). Дезактивация вторичных аминных катализаторов с помощью альдольной реакции-аминового катализа в условиях отсутствия растворителей. Журнал органической химии, 85 (12), 7633–7640. https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c00665

Авторы отмечают, что хиральные амины являются отличными катализаторами для реакций электрофилов с кетонами или альдегидами, но нежелательные побочные продукты могут дезактивировать катализатор при очень низких уровнях катализатора. Для исследования процесса дезактивации аминных катализаторов они использовали трипептид, который эффективно катализирует реакции сопряженного присоединения альдегидов и нитроолефинов при каталитической загрузке ≤1 мольных %. В своих экспериментах они использовали in-situ FTIR (ReactIR) для отслеживания скорости реакции в зависимости от времени формирования продукта γ-нитроальдегида в условиях различных концентраций реагентов и нагрузок катализатора.

При загрузке катализатора 1% или 0,1% наибольшая концентрация исходного материала нитроолефина приводила к самой высокой скорости реакции. Тем не менее, для обеих загрузок катализатора скорость со временем замедлилась. Кроме того, они отметили, что самая низкая концентрация нитроолефинов обеспечивает более высокую скорость реакции и что через 16 часов большее количество продукта образуется в результате реакций с более низкой концентрацией исходного материала. Они заявили, что соединение, образующееся с течением времени по мере протекания реакции, должно дезактивировать катализатор.

В ходе дальнейших исследований они определили, что альдольная реакция дезактивирует катализатор путем образования промежуточного внециклового соединения, и что дезактивация наиболее велика при высоких концентрациях субстрата и низких загрузках катализатора. Кроме того, они добились отличных выходов при низкой загрузке катализатора за счет использования высокохемоселективного пептидного катализатора. Они отметили, что с точки зрения выхода продукта при использовании этих аминных катализаторов важна хемоселективность, реакционная способность и стереоселективность. Это особенно важно при рассмотрении реакций без растворителей, желательных для устойчивой химии.

Кинетика органокатализируемой альдольной реакции Мукайямы

Чжан, З., и Лист, Б. (2013). Кинетика катализируемой хиральным дисульфонимидом реакции Мукайяма Алдол. Азиатский журнал органической химии, 2(11), 957–960. https://doi.org/10.1002/ajoc.201300182

Авторы отмечают, что альдольная реакция Мукайямы является эффективным, проверенным методом развития хиральных молекул. В предыдущей работе авторы разработали хиральные сульфонимиды, которые являются сильными кислотами Брёнстеда и при силилировании являются отличными органическими катализаторами кислоты Льюиса, способными катализировать альдольные реакции Мукайямы с высокой энантиоселективностью. Кроме того, они утверждают, что исследовали несколько превращений, катализируемых кислотой Льюиса, и хотели бы глубже понять механизм работы этих органокатализаторов. В исследовании, описанном в этой статье, они провели кинетическое исследование катализируемой хиральными сульфаниламидами альдольной реакции Мукайяма с помощью кинетического анализа хода реакции (RPKA) на основе данных экспериментов ReactIR.

На основании этих экспериментов они определили, что уравнение скорости для альдольной реакции Мукайямы, катализируемой дисульфонимидом 4, может быть описано как скорость=k x [1]0,55 x [2] x [4], а энергия активации составляет 2,9 ккал моль-1, что согласуется с наблюдением, что реакция протекает быстро даже при низкой температуре. Кроме того, основываясь на кинетике, они предложили каталитический цикл, в котором состояние покоя катализатора может представлять собой комбинацию силилированного катализатора (5) и связанного с катализатором альдегида (6).

Исследование периода покоя катализатора

Чжан, З., Бэ, Х. Й., Гуин, Д., Рабалакос, К., Ван Геммерен, М., Лейтч, М., Клуссманн, М., и Лист, Б. (2016). Асимметричный контранионно-направленный органокатализ кислоты Льюиса для масштабируемого цианосилилирования альдегидов. Nature Communications, 7(1). https://doi.org/10.1038/ncomms12478

Авторы сообщают о разработке асимметричного метода органокатализа кислоты Льюиса для цианосилилирования альдегидов с использованием триметилсилилцианида и хирального дисульфонимидного предварительного катализатора. В результате высокой активности загрузка катализатора от 0,05 % до 0,005 % оказалась эффективной в получении желаемого продукта циангидрина. Авторы сообщают, что наблюдается неактивный период катализатора, который может быть обратимо индуцирован водой. ИК-Фурье спектрометрия in-situ была использована для более глубокого понимания этой разработки и позволила получить значительное представление о предкаталитическом цикле.

Для мониторинга концентрации альдегидного реагента карбонильная полоса 1703 см-1 отслеживалась во времени. Интересно, что в течение некоторого времени не наблюдалось никакой реакции, после чего трансформация протекала довольно быстро. Авторы предположили, что причина периода покоя может быть связана с водой в реакционной смеси, а экспериментальный протокол добавления контролируемого количества воды в реакционную смесь доказал, что вода действительно ответственна за отсутствие активности в результате гидролиза каталитически активных веществ. В более ранних работах, в которых силилкетенацеталь вступал в реакцию с альдегидом в присутствии дисульфонимидного катализатора, периода покоя не наблюдалось. Они предположили, что это может быть связано с высокой реакционной способностью силилкетенового ацеталя с предварительным катализатором, мгновенно регенерирующим активный органокатализатор кислоты Льюиса. Чтобы проверить эту гипотезу в текущей работе, они использовали каталитическое количество силилкетенацеталя в качестве активатора и обнаружили, что периода покоя удалось избежать. Основываясь на дальнейших экспериментах, они предложили предкаталитический цикл, который отражает период покоя.

Я хочу...
Need assistance?
Our team is here to achieve your goals. Speak with our experts.