有机催化 :含碳等非金属元素的催化作用

更新时间:2024-09-20 20:02

有机催化是指只含碳、氢、硫和其他非金属元素的“有机催化剂”对化学反应的催化作用。这是目前有机合成中最热门的领域之一。2021年,本领域的研究成就被诺贝尔化学奖所认可。

简介

许多分子以两种变体存在,其中一种是另一种的镜像。这些通常会在身体中产生完全不同的影响。例如,一种版本的d-柠檬烯分子具有柠檬香味,而其镜像则闻起来像橙子。

本亚明·利斯特戴维·麦克米伦已经证明有机催化剂可用于驱动多种化学反应。

利用这些反应,研究人员现在可以更有效地构建很多东西,从新药物到可以在太阳能电池中捕获光的分子。可以说,通过这种方式,有机催化剂正在为人类带来最大的利益。

有机催化剂有一个稳定的框架,活性化学基团可以附着在碳原子上。有机催化剂通常由氧、氮、硫或磷等常见元素组成,这意味着这些催化剂既环保又廉价。

有机催化剂使用范围的迅速扩大,主要是由于它们能够驱动不对称催化。在构建分子时,经常会形成两种不同的分子,就像手一样,它们是彼此的镜像。化学家通常只需要其中一种,尤其是在生产药品时。

定义

有机催化(Organocatalysis)是指只含碳、氢、硫和其他非金属元素的“有机催化剂”对化学反应的催化作用。这是目前有机合成中最热门的领域之一。它又可按照催化机理分为烯胺活化、亚胺离子活化、SOMO活化、氢键活化(硫脲催化、手性质子酸催化、寡肽催化、金鸡纳属生物碱催化)、手性相转移催化剂活化和氮杂环化合物卡宾活化等。

相关报道

有机催化反应实际上很早就有报道。20世纪70年代发现的Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert反应就是L-脯氨酸催化的分子内羟醛反应。2000年,List 等将此反应用于不对称的分子间羟醛反应,在JACS上发表题为《脯氨酸催化的直接不对称羟醛反应》的通讯,标志着有机催化的复兴。同年 MacMillan 创制出“有机催化”一词,并提出一种全新的有机催化机理——亚胺活化。

研究成就

在有机催化领域的研究成就方面,2021年诺贝尔化学奖(Nobel Prize in 化学)经瑞典皇家科学院授予本亚明·利斯特(Benjamin List)和戴维·麦克米伦(David W.C. MacMillan),以表彰他们在“不对称有机催化的发展”上做出的贡献,这进一步证明了有机催化在现代化学合成中的重要性和影响力。

参考资料

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