Οργανοκατάλυση

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Η σύνθεση του οξαμιδίου του Γιούστους φον Λήμπιχ από το δικυάνιο και το νερό αντιπροσωπεύει την πρώτη οργανοκαταλυτική αντίδραση, με την ακεταλδεΰδη να αναγνωρίζεται περαιτέρω ως ο πρώτος καθαρός οργανοκαταλύτης που ανακαλύφθηκε, ο οποίος δρα παρόμοια με τα τότε ονομαζόμενα «ζυμώματα», τώρα γνωστά ως ένζυμα.[1][2]

Στην οργανική χημεία, οργανοκατάλυση είναι μορφή κατάλυσης στην οποία ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης αυξάνεται από έναν οργανικό καταλύτη.[3] Αυτός ονομάζεται ως οργανοκαταλύτης και αποτελείται από άνθρακα, υδρογόνο, θείο και άλλα μη μεταλλικά στοιχεία που βρίσκονται σε οργανικές ενώσεις.[4][5][6] [7][8][9] Λόγω της ομοιότητάς τους στη σύνθεση και την περιγραφή, συχνά μπερδεύονται ως εσφαλμένη ονομασία για τα ένζυμα λόγω των συγκρίσιμων επιδράσεών τους στους ρυθμούς αντίδρασης και τις μορφές κατάλυσης που εμπλέκονται.

Οι οργανοκαταλύτες που εμφανίζουν λειτουργικότητα δευτεροταγούς αμίνης μπορούν να περιγραφούν ότι εκτελούν είτε:

  • κατάλυση εναμίνης (με σχηματισμό καταλυτικών ποσοτήτων ενός ενεργού πυρηνόφιλου εναμίνης),
  • κατάλυση ιμινίου (με σχηματισμό καταλυτικών ποσοτήτων ενός ενεργοποιημένου ηλεκτροφίλου ιμινίου).

Αυτός ο μηχανισμός είναι τυπικός για την ομοιοπολική οργανοκατάλυση. Η ομοιοπολική δέσμευση του υποστρώματος απαιτεί συνήθως υψηλή φόρτιση καταλύτη (για κατάλυση προλίνης συνήθως 20-30 mol%). Οι μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις, όπως ο δεσμός υδρογόνου, διευκολύνουν τα χαμηλά φορτία καταλύτη (έως 0,001 mol%).

Η οργανοκατάλυση προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα. Δεν υπάρχει ανάγκη για κατάλυση με βάση το μέταλλο, συμβάλλοντας έτσι στην πράσινη χημεία. Σε αυτό το πλαίσιο, απλά οργανικά οξέα έχουν χρησιμοποιηθεί ως καταλύτες για την τροποποίηση της κυτταρίνης στο νερό σε κλίμακα πολλών τόνων.[10] Όταν ο οργανοκαταλύτης είναι χειρόμορφος, ανοίγει μια λεωφόρος στην ασύμμετρη κατάλυση. Για παράδειγμα, η χρήση προλίνης σε αντιδράσεις αλδόλης είναι ένα παράδειγμα χειραλικότητας και πράσινης χημείας.[11]

Οι οργανικοί χημικοί δρ. Ντέιβιντ Μακμίλαν και δρ. Μπέντζαμιν Λιστ τιμήθηκαν και οι δύο μαζί με το Νόμπελ Χημείας 2021[12] για το έργο τους στην ασύμμετρη οργανοκατάλυση.[13]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Justus von Liebig, Justus (1860). «Ueber die Bildung des Oxamids aus Cyan». Annalen der Chemie und Pharmacie 113 (2): 246–247. doi:10.1002/jlac.18601130213. https://zenodo.org/record/1427143. 
  2. W. Langenbeck (1929). «Über organische Katalysatoren. III. Die Bildung von Oxamid aus Dicyan bei Gegenwart von Aldehyden». Liebigs Ann. 469: 16–25. doi:10.1002/jlac.19294690103. 
  3. http://molwave.chem.auth.gr/iyc2011/iyc_2011_organocatalysis.html
  4. Berkessel, A.· Groeger, H. (2005). Asymmetric Organocatalysis. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-30517-9. 
  5. Special Issue: List, Benjamin (2007). «Organocatalysis». Chem. Rev. 107 (12): 5413–5883. doi:10.1021/cr078412e. 
  6. Peter I. Dalko; Lionel Moisan (2004). «In the Golden Age of Organocatalysis». Angew. Chem. Int. Ed. 43 (39): 5138–5175. doi:10.1002/anie.200400650. PMID 15455437. 
  7. Matthew J. Gaunt; Carin C.C. Johansson; Andy McNally; Ngoc T. Vo (2007). «Enantioselective organocatalysis». Drug Discovery Today 12 (1/2): 8–27. doi:10.1016/j.drudis.2006.11.004. PMID 17198969. 
  8. Dieter Enders; Christoph Grondal; Matthias R. M. Hüttl (2007). «Asymmetric Organocatalytic Domino Reactions». Angew. Chem. Int. Ed. 46 (10): 1570–1581. doi:10.1002/anie.200603129. PMID 17225236. 
  9. Peter I. Dalko; Lionel Moisan (2001). «Enantioselective Organocatalysis». Angew. Chem. Int. Ed. 40 (20): 3726–3748. doi:10.1002/1521-3773(20011015)40:20<3726::AID-ANIE3726>3.0.CO;2-D. 
  10. International Patent WO 2006068611 A1 20060629 " Direct Homogeneous and Heterogeneous Organic Acid and Amino Acid-Catalyzed Modification of Amines and Alcohols" Inventors: Armando Córdova, Stockholm, Sweden; Jonas Hafrén, Stockholm, Sweden.
  11. Example 4 in U.S. Patent 3,975,440 August 17, 1976, Filed Dec. 9, 1970 Zoltan G. Hajos and David R. Parrish.
  12. «Νόμπελ Χημείας: Στους Μπέντζαμιν Λιστ και Ντέιβιντ ΜακΜίλαν το φετινό βραβείο». ProtoThema. 6 Οκτωβρίου 2021. Ανακτήθηκε στις 5 Ιανουαρίου 2022. 
  13. «2021 Nobel Prize in chemistry». Nobel Prize. Nobel Prize. Ανακτήθηκε στις 6 Οκτωβρίου 2021.