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아민 유기 촉매의 비활성화

Schnitzer, T., & Wennemers, H. (2020). 무용제 조건에서 Aldol Reaction-Amine Catalysis를 통한 2차 아민 촉매의 비활성화. 유기 화학 저널, 85(12), 7633–7640. https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c00665

저자는 키랄 아민이 케톤 또는 알데히드와 친전자성의 반응을 위한 우수한 촉매이지만 원치 않는 부산물은 매우 낮은 촉매 수준에서 촉매를 비활성화할 수 있다고 언급합니다. 아민 촉매에 대한 비활성화 과정을 조사하기 위해 그들은 ≤1 mol %의 촉매 로딩에서 알데히드와 니트로올레핀의 접합체 첨가 반응을 효과적으로 촉매하는 트리펩타이드를 사용했습니다. 실험에서 그들은 현장 FTIR(ReactIR)을 사용하여 다양한 반응물 농도 및 촉매 로딩 조건에서 γ-니트로알데히드 생성물 형성에 대한 시간 함수로 반응 속도를 추적했습니다.

1% 또는 0.1%의 촉매 로딩에서 니트로올레핀 출발 물질의 농도가 가장 높을수록 반응 속도가 가장 높았습니다. 그럼에도 불구하고, 두 촉매 로딩 모두의 경우, 시간이 지남에 따라 속도가 느려졌습니다. 또한, 그들은 가장 낮은 니트로올레핀 농도가 더 높은 반응 속도를 제공하고 16시간 후에는 더 낮은 출발 물질 농도의 반응에 의해 더 많은 생성물이 형성된다는 것을 관찰했습니다. 그들은 반응이 진행됨에 따라 시간이 지남에 따라 형성된 화합물이 촉매를 비활성화해야 한다고 말했습니다.

추가 조사를 통해 연구진은 알돌 반응이 중간 오프사이클 화합물을 형성하여 촉매를 비활성화하고 높은 기질 농도와 낮은 촉매 부하에서 비활성화가 가장 크다고 결정했습니다. 또한, 그들은 고도로 화학선택적인 펩타이드 촉매를 사용하여 낮은 촉매 로딩에서 우수한 수율을 달성했습니다. 그들은 제품 수율과 관련하여 이러한 아민 촉매를 사용하여 화학 선택성, 반응성 및 입체 선택성이 중요하다고 언급했습니다. 이는 지속 가능한 화학에 바람직한 무용매 반응을 고려할 때 특히 중요합니다.

유기 촉매 반응 Mukaiyama Aldol Reaction의 동역학

Zhang, Z., & List, B. (2013). 키랄 디설포니미드 촉매 무카이야마 알돌 반응의 동역학. 아시아 유기 화학 저널, 2(11), 957–960. https://doi.org/10.1002/ajoc.201300182

저자는 Mukaiyama aldol 반응이 키랄 분자의 발달을 위한 효과적이고 입증된 방법이라고 언급합니다. 이전 연구에서 저자는 강한 Brønsted 산이며 실릴화 시 높은 거울상 선택성으로 Mukaiyama 알돌 반응을 촉매할 수 있는 우수한 유기 루이스 산 촉매인 키랄 설포니미드를 개발했습니다. 또한, 그들은 여러 Lewis 산 촉매 변형을 조사했으며 이러한 유기 촉매의 메커니즘에 대한 더 많은 통찰력을 개발하기를 원한다고 말합니다. 이 기사에서 다루는 연구에서 그들은 ReactIR 실험의 데이터를 기반으로 RPKA(Reaction Progress Kinetic Analysis)를 통해 키랄 설폰아미드 촉매 Mukaiyama 알돌 반응에 대한 역학 연구를 수행했습니다.

이러한 실험을 바탕으로 그들은 디설포아미드 4에 의해 촉매된 무카이야마 알돌 반응의 속도 방정식이 속도=k x [1]0.55 x [2] x [4]로 설명될 수 있으며 활성화 에너지가 2.9kcal mol-1임을 확인했으며, 이는 저온에서도 반응이 빠르게 진행된다는 관찰과 일치합니다. 또한, 동역학에 기초하여 그들은 촉매 정지 상태가 실릴화 된 촉매 (5)와 촉매 결합 알데히드 (6)의 조합 일 수있는 촉매 사이클을 제안했다.

촉매 휴면기 조사

Zhang, Z., Bae, H. Y., Guin, J., Rabalakos, C., Van Gemmeren, M., Leutzsch, M., Klussmann, M., & List, B. (2016). 알데히드의 확장 가능한 시아노실릴화를 위한 비대칭 역음이온 지시 Lewis acid organocatalysis. 네이처 커뮤니케이션즈, 7(1). https://doi.org/10.1038/ncomms12478

저자는 트리메틸실릴 시안화물과 키랄 디설포아미드 전촉매를 사용하여 알데히드의 시아노실릴화를 위한 비대칭 루이스산 유기 촉매 분해 방법을 개발했다고 보고합니다. 높은 활성의 결과로, 0.05 %에서 0.005 %의 촉매 로딩은 원하는 시아 노 히드린 제품을 생산하는 데 효과적이었습니다. 저자는 물에 의해 가역적으로 유도될 수 있는 촉매의 비활성 기간이 관찰된다고 보고합니다. 이러한 발전을 더 잘 이해하기 위해 In-situ FTIR이 사용되었으며 촉매 전 주기에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다.

알데히드 반응물의 농도를 모니터링하기 위해 1703cm-1 카르보닐 밴드를 시간 대비 추적했습니다. 흥미롭게도, 일정 기간 동안 아무런 반응이 관찰되지 않았으며, 그 후 변형이 매우 빠르게 진행되었습니다. 저자들은 휴면 기간의 원인이 반응 혼합물의 물과 관련이 있을 수 있다고 생각했으며, 반응 혼합물에 조절된 양의 물을 첨가하는 실험 프로토콜은 실제로 물이 촉매 활성 종의 가수분해를 통한 활성 부족의 원인임을 증명했습니다. 실릴 케텐 아세탈이 디설폰아미드 촉매의 존재 하에서 알데히드와 반응한 초기 연구에서는 휴면 기간이 관찰되지 않았습니다. 그들은 이것이 실릴 케텐 아세탈과 사전 촉매의 높은 반응성 때문일 수 있다고 생각하여 활성 루이스 산 유기 촉매를 즉시 재생했습니다. 현재 연구에서 이 가설을 테스트하기 위해 그들은 촉매량의 실릴 케텐 아세탈을 활성제로 사용하여 휴면 기간을 피할 수 있음을 발견했습니다. 추가 실험을 바탕으로 그들은 휴면 기간을 반영하는 촉매 전 주기를 제안했습니다.

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