本文刊载于《科学观察》2008年第3卷第4期P64-P65。
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自然界成千上万种的化学反应是通过酶催化在生物体内完成的。然而，人类的化学工业却主要依赖有经济效益的金属催化剂催化一些普通的化学反应。化学家经过研究发现，有机催化剂的催化效能更像自然界中的酶和金属酶催化剂。有机催化剂的支持者指出，有机催化剂具有无毒、高效的优点，并且由于其较高的立体选择性，因而副产品较少。
2007年夏天，Science Watch曾经报道过剑桥大学化学系SteveLey及其研究小组的科研成果[18(4):7, July/August2007]。他们使用修饰过的脯氨酸作为催化剂，得到了极高产量的特定产物。现在，他们在此领域的另一篇化学热点论文同样意义深远。
论文7特别值得关注，该研究是在德国亚琛工业大学有机化学研究所的Dieter Enders主持下完成的。实验采用了有机催化剂催化涉及三种反应物的复杂反应，制备出具有四个立体中心的化学产物。三种反应物分别是线性醛、硝基烯烃和α,β不饱和醛，有机催化剂则是简单的手性仲胺三甲基硅烷基二苯基脯氨醇。
几乎等摩尔的反应物溶解在甲苯中，然后加入催化剂在0℃混匀，室温下放置24h，或者放置到直到所有的反应物都转化完毕，期间利用气相色谱监测，而产物则可以用X射线表征。反应产物主要为一个非对映异构体，有时产率可高达70%。
产物的手性依赖于催化剂的手性。据推断反应顺序为：醛和硝基烯烃反应，然后该反应产物与α,β不饱和醛与脯氨醇之间的产物反应，然后生成一闭合环，最后在水的参与下完成催化步骤生成产物，并重新得到催化剂。虽然这个三级级联反应第一步的中间产物可以被检测到，但是第二步由于反应迅速，气相色谱很难捕捉到信号。级联反应的最后一步也是α,β不饱和醛，然而因为空间位阻，很难进一步反应。
Ender研究小组在期刊Angew.Chem. Int. Ed.上也发表了对多米诺反应的研究结果[D. Enders, etal., 46(3): 467-9,2007]，该论文报道了经过三级级联/Diels-Alder顺序的三环碳结构的不对称一步合成。另一篇论文则报道了他使用手性含氮杂环卡宾作为有机催化剂的研究结果[D.Enders, et al., Chem. Rev.,107(12): 5606-55, 2007]。(www.xing528.com)
Enders对有机催化剂的前景非常乐观：“通过模拟自然，即使再复杂的级联反应也能完成。目前，我们正在研究不对称有机催化四级串联反应。”Enders的这种乐观看法正在被此研究领域的迅速发展所证实。
今年早些时候，日本冈山大学化学与生物化学系的Tadashi Ema等人报道了带有三个功能中心的有机催化剂模拟丝氨酸水解酶的研究结果。研究表明三氟乙酸乙烯酯的酰基转化成醇的速度是原来的370万倍[Chem.Commun.,(8): 957-9, 2008]。
该催化剂含有亲核的OH基、嘧啶与尿素三种基团，缺失三者之中的任一功能团，催化剂对此类型的反应都不具备催化活性，或者使反应分子中的酯侧链被转换成另一个而不是所需要的醇。催化剂中的羟基因为靠近嘧啶部分而使其活性加强，从而提高了进攻三氟乙酸乙烯酯的酯功能团的效率。催化剂中尿素部分则是通过形成氢键起到稳定反应进程中的中间体的作用。
毫无疑问，这篇论文将会出现在化学热点前10的行列中。一起拭目以待吧！
翻译：朱海峰 审校：马建华
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