氢键催化

氢键催化是有机催化反应，以氢键相互作用加速和控制有机反应。在生物系统，氢键在许多酶促反应中起关键作用，包括调整受质方向和降低反应门槛。^[1]然而，化学家最近才开始用氢键的力量来催化反应，与路易士酸催化研究相比，该领域不太发达。^[2]

供氢键体可以多种机制促成反应。反应时，氢键可稳定阴离子中间体和过渡态，或结合小阴离子形成活跃亲电阳离子；更酸的供体可充当通用酸或特定酸，以质子启动亲电试剂。“双官能催化”中，亲核试剂和亲电试剂反应双方同时启动，是有效的方法。氢键催化中，催化剂份子与受质紧密结合，是促成选择对映体的有效方法。

氢键催化剂通常易制，相对稳定，且可以合成高对映纯度。氢键催化反应发表越发频密，如羟醛加成、地－阿环加成和曼氏反应等可用于合成的常见有机反应之不对称变体。^[3]

然而，氢键催化发挥全部合成效用潜力前必须克服几样挑战。目前已知的反应只限于某些受质，加速率和周转率亦颇低，需高催化剂负载。催化剂常以覆试发现和微调，而化学家对催化剂结构和反应活度关系知之甚少。此外，领域仍未了解远超一般机理的新发现反应。随着未来更详细的结构和机理研究，氢键催化有巨大潜力，有用于不对称合成的前景，可用于高效的新型选定反应。

催化方式

稳定四面体中间体

稳定阴离子部分

阴离子结合

质子结合

多功能策略

参见

延伸阅读

^ Jacobsen, E. N.; Knowles, R. R. Attractive noncovalent interactions in asymmetric catalysis: Links between enzymes and small molecule catalysts (PDF). Proc. Natl. Acad. Sci. September 2010, 107 (48): 20678–20685 [2022-11-19]. Bibcode:2010PNAS..10720678K. PMC 2996434 . PMID 20956302. doi:10.1073/pnas.1006402107 . （原始内容存档 (PDF)于2023-01-06）.
^ Jacobsen, E. N.; Taylor, M. S. Asymmetric catalysis by chiral hydrogen-bond donors. Angew. Chem. Int. Ed. February 2006, 45 (10): 1521–1539. PMID 16491487. doi:10.1002/anie.200503132.
^ Doyle, Abigail G.; Jacobsen, E. N. Small-molecule H-bond donors in asymmetric catalysis. Chem. Rev. December 2007, 107 (12): 5713–5743. PMID 18072808. doi:10.1021/cr068373r.

[Knowles-1] Jacobsen, E. N.; Knowles, R. R. Attractive noncovalent interactions in asymmetric catalysis: Links between enzymes and small molecule catalysts (PDF). Proc. Natl. Acad. Sci. September 2010, 107 (48): 20678–20685 [2022-11-19]. Bibcode:2010PNAS..10720678K. PMC 2996434 . PMID 20956302. doi:10.1073/pnas.1006402107 . （原始内容存档 (PDF)于2023-01-06）.

[2] Jacobsen, E. N.; Taylor, M. S. Asymmetric catalysis by chiral hydrogen-bond donors. Angew. Chem. Int. Ed. February 2006, 45 (10): 1521–1539. PMID 16491487. doi:10.1002/anie.200503132.

[Abby-3] Doyle, Abigail G.; Jacobsen, E. N. Small-molecule H-bond donors in asymmetric catalysis. Chem. Rev. December 2007, 107 (12): 5713–5743. PMID 18072808. doi:10.1021/cr068373r.

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