新兴交叉方向

不对称有机催化

学习不含金属的小分子有机催化剂如何通过亚胺鎓/烯胺共价中间体或非共价氢键实现选择性反应。

直觉直觉：不用金属也能创造手性环境

催化剂通过提供较低能量路径加快反应，并在循环后再生。有机催化剂是小分子有机物；手性催化剂与底物结合或短暂成键，可使通向两种镜像产物的路径能量不同。

对映异构体分子式及多数宏观性质相同，但三维排列不同。对映体过量 ee=|R−S|/(R+S)×100%；ee 高表示一种异构体占优，并不意味着反应收率高。

脯氨酸是仲胺催化剂。它与羰基供体形成烯胺，烯胺与亲电体反应后经水解释放产物并再生脯氨酸；羧酸基可协助质子转移并组织过渡态。

烯胺催化把亲核性赋予羰基化合物的 α-碳。亚胺鎓催化中，手性胺与 α,β-不饱和羰基缩合，降低其 LUMO，使亲核共轭加成更易发生；水解使催化循环闭合。

在烯胺活化与亚胺离子活化之间切换，跟随每个循环的四个步骤：与胺催化剂缩合、形成 C–C 键、水解和催化剂再生。

E = \frac{k_{\text{fast}}}{k_{\text{slow}}} = e^{-\Delta\Delta G^{\ddagger}/RT}

\text{ee} = \frac{[R] - [S]}{[R] + [S]} \times 100\%

k_{\text{obs}} = k_1 [\text{cat}] + k_2 [\text{cat}]^2 \quad \text{(nonlinear effect)}

硫脲、方酰胺等氢键供体可结合阴离子或羰基氧；手性布朗斯特酸可使底物质子化或形成氢键。这些作用能稳定电荷积累并定向反应物，但强度受溶剂、浓度及竞争性供体影响。

选择性通常由竞争过渡态解释，而非简单认为催化剂封住某一面。位阻、氢键、离子对、构象偏好及溶剂组织均可能参与；机理设想应经过检验，而不能当作定论。

Proline-Catalyzed Direct Asymmetric Aldol Reactions · B. List, R. A. Lerner, C. F. Barbas III, 2000
The Advent and Development of Organocatalysis · D. W. C. MacMillan, 2008
New Strategies for Organic Catalysis: The First Highly Enantioselective Organocatalytic Diels–Alder Reaction · K. A. Ahrendt, C. J. Borths, D. W. C. MacMillan, 2000