[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ピリジン-ホウ素ラジカルの合成的応用

南京大学のShuhua Liらは、4-シアノピリジンとビス(ピナコラト)ジボラン(B2pin2)の組み合わせがホウ素-ホウ素結合を均等開裂させることを見いだし、エノンとピリジン4位間でのラジカルカップリングに応用した。光や金属を使うことなくボリルラジカル種を生成させ、合成的に活用できる新たなコンセプトである。

“Metal-Free Synthesis of C‑4 Substituted Pyridine Derivatives Using Pyridine-boryl Radicals via a Radical Addition/Coupling Mechanism: A Combined Computational and Experimental Study”
Wang, G.; Cao, J.; Gao, L.; Chen, W.; Huang, W.; Cheng, W.*; Li, S.* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3904. DOI: 10.1021/jacs.7b00823

問題設定と解決した点

 ホウ素-ホウ素(B-B)結合の開裂は、通常は不均等開裂形式で進行する。例えば強塩基、遷移金属、NHCリガンドを用いてこれを行い、ボリルアニオンとして合成反応に用いる報告は多数知られている[1]。しかしながら強固なB-B結合を均等開裂させることは通常困難である。また、4-位置換ピリジンの医薬、機能性材料としての有用性から、これまでにない新規合成戦略の開拓も望まれていた。

 著者らは最近、4-シアノピリジンをルイス塩基として用いることでB-B結合を均等開裂させる方法を報告した[2]。生じたボリルラジカル種は、ヒドラジンやスルフィド、キノンを還元できることが示されていた。これがピリジン導入試薬として使えるとの発想から、表題の研究に取り組んでいる。

技術や手法のキモ

 中間体と目されるピリジン⁻ボリルラジカル種をDFT計算すると、C4位のスピン密度が高いことが見いだされた。これがボリルラジカル+ピリジン炭素ラジカルの”bifunctional reagent”として機能するのではないかとの着想が研究の発端となっている。またこのラジカル生成過程は可逆であり、ピリジン-ボリルラジカルはpersistent radicalであることも示されている。

画像は論文SIより引用


主張の有効性検証

想定される反応機構は以下の通りだが、これをいくつかの手法で裏付けている。

①計算化学による検証

シクロヘキセノン(2b)がピリジン-ボリルラジカル(1)のホウ素と反応してInt2を与える。B-O結合が強いため、Int2は原系から1.8kcal/molしか不安定化を受けていない。

そこからさらに1と反応する経路だが、1,2-付加と1,4-付加の二通りが考えられる。計算からは、1,4-付加体(Int3)のほうが1,2-付加体(Int4)よりも熱力学的に安定であることが示される。しかしながら生成系と遷移状態のエネルギー差は1,2-付加経路のほうが小さいため逆反応が進行しうるとの考察から、Int3Int4間での可逆平衡の存在が仮定された。

エネルギー図は論文より引用

②実験による検証

主には以下の事実から提唱反応機構がサポートされると主張している。

  1. 高温で反応を行うと1,2-/1,4-の選択性が1,4-付加側に寄る。
  2. Int3からpinB-CNが脱離した化学種がHRMSで観測される。
  3. 中間体のボロンエノラートが分子内CN基でトラップされる。
  4. ラジカルクロック実験によりシクロプロパン開環体が得られる。

③基質一般性

 エノンへの付加では1,4-付加が優先するが、少しの立体障害の影響でも選択性が大きく落ちてしまう。C3-置換ピリジンはある程度の官能基許容性があり、遷移金属を用いる場合に障害となるチオールやハロピリジンも許容される。C2-置換ピリジンでは反応は進行しない(立体障害の影響)。アルデヒド、ケトン、イミンへの反応も可能。多官能基性化合物のLate-Stage官能基化にも使える。


議論すべき点

  • 計算化学主導で物事を前に進めている反応開発のストーリーはユニークであり、著者のバックグラウンドが最大限に活きた研究になっている。発展性とオリジナリティの高い化学である。

次に読むべき論文は?

  • 同時期に登場した、類似コンセプトに基づくアリールハライドのボリル化[3]

参考文献

  1. Review: Dewhurst, R. D.; Neeve, E. C.; Braunschweig, H.; Marder, T. B. Chem. Commun. 2015, 51, 9594. DOI: 10.1039/C5CC02316E
  2. Wang, G.; Zhang, H.; Zhao, J.; Li, W.; Cao, J.; Zhu, C.; Li, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5985. DOI: 10.1002/anie.201511917
  3. Zhang, L.; Jiao, L. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 607. DOI: 10.1021/jacs.6b11813
The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 女性化学賞と私の歩み【世界化学年 女性化学賞受賞 特別イベント】…
  2. ストックホルム国際青年科学セミナー参加学生を募集開始 ノーベル賞…
  3. 有合化若手セミナーに行ってきました
  4. 化学Webギャラリー@Flickr 【Part4】
  5. 第10回次世代を担う有機化学シンポジウムに参加してきました
  6. 化学を広く伝えるためにー多分野融合の可能性ー
  7. 2015年ケムステ人気記事ランキング
  8. コーヒーブレイク

コメント

  1. この記事へのコメントはありません。

  1. この記事へのトラックバックはありません。

注目情報

ピックアップ記事

  1. テトラキス(トリフェニルアセタート)ジロジウム(II):Tetrakis(triphenylacetato)dirhodium(II)
  2. 1,2-/1,3-ジオールの保護 Protection of 1,2-/1,3-diol
  3. シュミット転位 Schmidt Rearrangement
  4. HTML vs PDF ~化学者と電子書籍(ジャーナル)
  5. 三菱ガス化学と日清ファルマ、コエンザイムQ10の合弁事業を開始
  6. 大久野島毒ガス資料館
  7. 香料:香りの化学3
  8. 高分子を”見る” その1
  9. 第12回 DNAから人工ナノ構造体を作るーNed Seeman教授
  10. アミジルラジカルで遠隔位C(sp3)-H結合を切断する

注目記事

関連商品

注目情報

試薬検索:東京化成工業



最新記事

アビー・ドイル Abigail G. Doyle

アビゲイル・グットマン・ドイル (Abigail Gutmann Doyle、1980年xx月xx日…

金属キラル中心をもつ可視光レドックス不斉触媒

2014年、マールブルク大学・Eric Meggersらは、可視光レドックス触媒および金属キラル中心…

井上 将行 Masayuki Inoue

井上 将行 (いのうえ まさゆき、1971年2月14日-)は、日本の有機化学者である。東京大学大学院…

EUのナノマテリアル監視機関が公式サイトをオープン

新たに設立された、EU(欧州連合)のナノマテリアルを取り扱う機関が公式サイトをオープンしました。(ア…

近傍PCET戦略でアルコキシラジカルを生成する

2016年、プリンストン大学・Robert Knowlesらは、 可視光レドックス触媒を用いることで…

アルミニウム工業の黎明期の話 -Héroultと水力発電-

Gakushiです。これまでもケムステではアルミニウムについて様々な視点から取り上げてきました。1.…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP