2025-04-03 21:37来源:本站
一种替代传统氢甲酰化的实验平台友好型替代品,用市售的亲电试剂和廉价的铜试剂取代了加压的有毒气体混合物和昂贵的铑催化剂。通过对配体的精心选择,美国的研究人员严密地控制了反应的立体选择性,从而生成了一系列有价值的醛类化合物,用于合成和药物发现。
印度csir国家化学实验室(CSIR-National Chemical Laboratory)的有机金属化学家萨米尔·奇卡利(Samir Chikkali)说:“氢甲酰化是一种原子经济的催化方法,可以将烯烃转化为功能性分子,如醛。”在铑催化剂的作用下,氢和一氧化碳的加压混合物穿过烯烃双键形成醛。进一步的转化可以将该产物转化为其他有用的原料,如醇、胺和羧酸。这些官能团在制药、香料和农化产品中无处不在,使氢甲酰化成为全球最重要的工业过程之一。但尽管如此,Chikkali解释说,这种反应确实有局限性。他特别指出了“珍贵稀有的铑”和“高压下使用有毒的一氧化碳”的要求。
美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的催化化学家斯蒂芬·布赫瓦尔德(Stephen Buchwald)说,这些条件不适合日常化学家的工作,尤其是在制药行业。“我们所做的是开发一种替代技术,学术界或制药行业的人可以直接使用。”
由Buchwald和匹兹堡大学的计算化学家Peng Liu共同领导的团队将氢甲酰化反应分解为其组成部分,使用已建立的有机铜化学来激活各种苯乙烯底物,通过反应性氧羰基亲电试剂引入羰基。因此,整个转化过程通过与工业过程完全不同的机制进行,避免使用昂贵的铑催化剂和加压有毒气体。
新工艺将苯乙烯底物转化为手性醛
西班牙巴塞罗那大学(University of Barcelona)的催化研究人员阿纳尔德?格拉伯洛萨(Arnald Grabulosa)解释说:“聪明之处在于,他们是如何通过引入亲电试剂氧羰基(oxocarbenium),将氢铜化反应转化为氢甲酰化反应的。”氢化铜加到双键上催化形成有机铜络合物。它与极亲电性的氧羰基反应,由商业正构酯原位生成,生成缩醛,缩醛水解为氢甲酰化产物。
氧羰基离子向cu -烷基中间体加成的过渡态
该工艺的催化剂负载为6%,明显高于工业铑反应,但美国团队和Grabulosa都不认为这会影响其在学术和发现化学中的应用。至关重要的是,对加氢步骤配体的精心选择使Buchwald和Liu能够控制最终醛产物的立体化学。布赫瓦尔德说:“我们总是喜欢低催化剂用量,但昂贵的是配体,而不是铜。”他说,事实上,这只有在大规模的情况下才有意义,而这并不是这里的重点。
Chikkali和Grabulosa都很高兴看到这种简化的方法将如何影响学术界的氢甲酰化化学。“这是一项出色的工作,为用铜代替铑提供了相当大的潜力。”对映体选择性是锦上添花,”奇卡利说。
Grabulosa说:“它可以被认为是氢甲酰化的升级版,具有广泛应用的潜力。”“下一步应该是将底物范围扩大到苯乙烯以外,并探索其他配体。”
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