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유기촉매를 사용한 산-염기 상호작용의 조절과 유기 음이온 형성에 기인한 비대칭 합성

전문가 제언: ○ 현재 금속촉매는 탄소-탄소결합 형성과 비대칭 합성에서 가장 많이 사용되며 R. Noyori는 “비대칭 균일계 금속촉매”로 2001년 Novel 화학상을 수상하였다. 그러나 과잉의 금속 폐기물은 공해를 일으키며 비대칭 금속 착물의 합성은 번거롭고 고가이다. 특히 의농약품 제품에는 극히 미량의 금속조차도 허용되지 않는다. 최근에는 천연효소에서 유래한 금속을 함유하지 않은 유기촉매가 개발되고 있다. 유기촉매는 천연자원의 고갈이라는 문제를 해결해 주며 환경과 조화를 이룰 수 있는 친환경, 청정 화학적 촉매이다.

○ 많은 천연분자는 광학적으로 순수하기 때문에 비대칭 반응에 직접적으로 이용 가능하며 실제로 천연분자에서 유래한 유기촉매는 무수히 많다. 그 중 하나인 L-프롤린은 가장 간단한 유기촉매이다. 이 리뷰에서는 여러 측면에서 반응 메커니즘이 논의 되고 있는 L-프롤린과 그 유도체를 사용한 유기 음이온 형성과 반응을 중심으로 기술하였다. 그 중에서도 특히 탄소-탄소결합 형성반응과 탄소-헤테로 원소결합 형성반응을 기술하였다.

○ 탄소-탄소결합 형성반응에서 L-프롤린을 사용한 알데하이드 분자 간 알돌 반응과 비대칭 Mannich형 반응이 처음으로 보고되었다. 카복실산 부위는 주로 엔아민 형성 과정과 탄소-탄소결합 형성과정의 양방향에서 다 가속화가 불가피하다. 프롤린의 반응성이 낮아지는 원인의 하나는 아미노아세탈의 생성 때문이며 L-프롤린의 분해반응으로 촉매 상실의 원인이 된다. 이 분해를 방지하기 위하여 새로운 촉매가 설계되었다. 공유결합 이외의 다양한 산-염기형 결합의 조절에 의해 유기촉매 개발의 무한한 가능성을 암시해 주고 있다.

○ 카보닐 화합물의 α-탄소의 아미노화, 아미노옥시화 및 비대칭 설펜일화 등은 프롤린과 그 유도체를 사용하면 가능하다. 어느 것이나 엔아민을 거치는 반응으로 생각된다. α,β-불포롸 카보닐 화합물에 콘쥬게이트 첨가에 의한 아미노기의 도입과 비대칭 아지리딘화도 이루어진다. MacMillan 촉매와 그 유사체를 사용하면 비대칭 염소화, 비대칭 불소화 등의 새로운 탄소-헤테로 원소결합 형성반응도 가능하다.

저자: Susumu Saito
자료유형: 학술정보