名古屋大学的一个研究小组成功地利用U型超分子配合物作为有机反应的不对称催化剂,以高选择性和高产率获得了以前难以合成的所需物质。

 催化剂是一种促进化学反应而不发生自身变化的物质。在生物体中,酶起着催化剂的作用,位于催化活性位点附近的被称为“钥匙孔”的空腔选择性地吸收特定的原料化合物(底物)(底物选择性),从而引发特定的化学反应。反应(反应选择性),得到所需产物。

 另一方面,传统的化学催化剂(人工酶)形状相对简单,没有酶那样复杂的匙孔,因此缺乏底物选择性和反应选择性等功能。通过化学合成选择性地仅合成所需的物质并不容易,并且在许多情况下,各种反应同时发生以产生混合物。

 为了解决这个问题,我们的研究小组通过简单地混合预先设计的酸和碱,制备了一种U形“量身定制”的超分子催化剂。当该配合物在各种反应中作为催化剂进行测试时,以高产率获得了所需的产物。

 对超分子催化剂中钥匙孔尺寸的计算表明,在从底物配位到产物喷射的过程中,钥匙孔的形状发生了有利于变窄或打开的变化。这种构象柔性与酶的“诱导契合”(酶的锁孔发生变化以适应其催化化学反应的能力的现象)相同,催化剂呈U形,具有适当的柔性。相信这种现象的发生就是因为这个。

 这一成果首次利用人工催化剂实现了可与酶相媲美的多重选择性,可以说是朝着建立可自由操纵有机反应的催化剂设计方法迈出的一大步。

纸张信息:【美国化学会刊】手性超分子U型催化剂诱导炔丙醛多选择性狄尔斯-阿尔德反应

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