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胺催化Suzuki反应遭质疑

来源: 美中药源  Wed Feb 24 10:31:03 CST 2021 A- A+

最近《自然催化》杂志发表一篇中国科学家的研究(The amine-catalysed Suzuki–Miyaura-type coupling of aryl halides and arylboronic acids | Nature Catalysis),编辑发现一个胺催化的Suzuki反应。因为这个反应通常需要过渡金属钯的催化,而钯不仅昂贵而且有时候不容易彻底从药物中除去、所以能绕过钯是个重大发现。但是这篇文章发表后就引起不少专家质疑,今天德国和匈牙利的科学家正式给出回应、并提供了实验证据(Cat_Guideline_Amine_Suzuki_Pd (1).pdf)。今天这篇文章编辑发现原编辑因为合成胺催化剂用了钯催化反应、所以催化剂中参杂了微量的钯。他们用灵敏的检测技术测定了胺催化剂中的钯含量,确实发现这些有机催化剂中有每公斤毫克级的钯存在。

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这是一个电梯内做俯卧撑上楼在合成化学领域的案例,你确实到了18楼、但和做俯卧撑并无关系。这也不是第一次有科学家报道此类发现,本人前世做合成的时候就至少读过两个类似发现、最后都证明是实验器材或试剂污染所致。此前也有一些低价金属如铜可以替代钯的报道,但后来也发现是微量钯的功劳。所以奇怪的是已经发生过基础类似假警报,《自然》子刊的评审科学家居然没有发现原料合成用了钯。

我看到原文时的第一反应是可能搅拌子沾了一点钯,因为现在钯催化反应做的非常多、而搅拌子是反复使用,所以没见过钯的搅拌子并不多。今天这篇文章编辑为了防止以后出现类似乌龙事件给出了一些QC建议,如原料合成不能用所研究反应同样催化剂、溶剂试剂必须高纯等。当然如果不是研究这种颠覆认知的化学反应所有试剂、催化剂用之前都纯化并不现实,而杂质也不总是添乱。Kishi当年在合成Palytoxin时有一步铬催化反应只有含微量镍的时候产率较高,后来这个秘方成为这个反应的常规催化剂。事实上很多重要的化学反应都是这样意外发现的,如黄鸣龙反应发现是因为油浴失控。Sharpless回忆点击化学时说他做铜催化三氮唑合成发生爆炸,老先生吓了一跳、然后定睛一看满通风橱的粉末说到“nice solid!”。他当即意识到两个相对惰性的底物遇到一起可以非常激动、虽然这样的组合很少见,这个尤里卡瞬间开辟了点击化学这个重要领域。

反复有人发现“无钯”条件也从侧面证明了Suzuki反应的高效性,一般的金属催化反应5%催化剂就认为不错了、但这个反应只需ppm水平的催化剂。这也是为什么药物化学家如此热爱这个化学反应的原因,Suzuki反应经常名列最受欢迎化学反应的前三位。Suzuki反应不仅十分高效,发明后还正赶上激酶抑制剂成为制药业最主要靶点的黄金时期、所以迅速走红。这个反应催化sp2-sp2碳碳键形成、而激酶因为活性腔的结构就喜欢这类结构,当然也可能是Suzuki反应的发明令激酶成为可成药靶点、否则没准和对手磷酸酶一样可望不可及。这个高效反应也令化学原料供应商愿意提供各种复杂硼酸原料,更加速了良性循环的形成。这个发明与其它两个类似反应获得2005年诺贝尔化学奖,Suzuki获奖后说“日本缺少自然资源,要生存只有发展科学技术”给我留下深刻印象。

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