Wittig反応

ケトン、アルデヒド→アルケン

▼ 特徴

アルデヒドやケトンのC=O結合をC=C結合に変換する。幾何異性選択的アルケン合成法のFirst Choiceである。正の形式電荷を持つヘテロ原子により隣接位のアニオンが安定化された化学種を一般にイリド(ylide)と呼ぶが、本法はリンイリド(phosphorous ylide)を用いる反応である。

本反応の開発者であるHeidelberg大学のG. Wittigは有機リンを用いる有機合成化学への貢献が評価され、H.C.Brownとともに1979年のノーベル化学賞を受賞している。

本法の利点は、カルボニル基が特異的にC-C二重結合と置換される官能基選択性の高さ、および低温反応という条件の穏和さにある。E2脱離では強酸/塩基条件・高温が通常必要となり、位置選択性の問題が常に付随するため、これと比して本法のメリットは大きい。操作も一般に簡単で収率も良好であるため、有機合成において高頻度で用いられる。

デメリットは生成するホスフィンオキシドの除去が時に難しいことである。本法の改良法であるWittig-Horner法(トリフェニルホスフィンの代わりにホスファイトを用いる)、Horner-Wadsworth-Emmons反応では、ホスフィン副生物が高極性・水溶性で、より簡便な方法となっている。

電子求引性置換基によりカルボアニオンが安定化され、単離可能なタイプのリンイリドを安定イリドとよぶ。安定イリドからはE-オレフィンが生成する。一方、ホスホニウム塩を塩基で処理し反応系中で用時調製する、単離不可能な(水・空気で分解する)タイプのリンイリドを不安定イリドと呼ぶ。不安定イリドからはZ－オレフィンが生成する。

リンイリドをアルデヒドに低温付加させてできる中間体をPhLiなどの強塩基で処理してできるβ-オキシドイリドは、熱力学的に安定なthreo型に速やかに移行する。この現象を利用すれば不安定イリドからE-オレフィンが合成できる(Schlosser変法)。また、β-オキシドイリドは様々な求電子剤と反応し、多官能基化も可能である。

反応性・試薬の塩基性・幾何異性制御の問題もあり、本法での四置換オレフィン合成は一般に難しいとされる。

▼　文献

・Wittig, G.; Schöllkopf, U. Ber. 1954, 87, 1318.
・Maercker,A. Org. React. 1965, 14, 270.
・Maryanoff, B. E. et al. Chem. Rev. 1989, 89, 863.
・Schlosser Modification: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1966, 5, 126.

▼ 反応機構

まずリンイリドがカルボニル化合物に付加し、ベタイン中間体もしくはオキサホスフェタン中間体を経て、最後にホスフィンオキシドが脱離することで生成物を与える。（配位子のデザインにより安定化されたオキサホスフェタン中間体が単離されているが、ベタイン中間体は確認されておらず、こちらはいまだ想像の域を出ない）。

安定イリドの場合にはカルボニル＋リンイリド付加段階が可逆であり、熱力学的にもっとも安定なオキサホスフェタン中間体を経由して反応が進行する。このためE-オレフィンが主生成物になる。

一方で不安定イリドの場合には試薬の反応性が高く、カルボニル＋リンイリドの付加段階が不可逆的に進行する。このためもっとも立体反発の少ない四員環遷移状態を経由しオキサホスフェタン中間体が速度論支配的に生成するため、Z-オレフィンを与える。

参考：Wittig反応の立体選択性

▼　反応例

リンイリド試薬は通常エステルとは反応しないが、分子内反応は例外であり、エノールエーテル型生成物を与える。

固相担持型ホスフィンを用いて副生物の分離の問題を解決した例も知られている。

▼　参考文献

・Modern Carbonyl Olefination Modern Carbonyl Olefination

　Wittig反応を初めとして、Petersonオレフィン化、亜鉛やクロム試薬を用いたオレフィン化反応など、カルボニル化合物をオレフィンに変換する手法を、歴史的背景から始まり、様々な例や文献を交えながら最新の研究成果を紹介しています。

▼　関連リンク

・Wittig反応と関連反応
・Wittig Reaction
・Wittig Reaction (organic-chemistry.org)
・ウィッティヒ反応（Wikipedia日本語）

ウィッティヒ反応 (Wittig Reaction)とはリンイリドとカルボニル化合物からアルケンを生成する反応のことである。
・Mechanism of Wittig Reaction
・Wittig Reaction （Wikipedia）
・Georg Wittig （Wikipedia）
・Georg Wittig-Curriculum Vitae
・Wittig&Horner-Emmons Reaction (和光純薬：PDF)
・Wittig&Horner-Emmons Reaction （東京化成：PDF）
・Wittig Reaction

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