概要

塩化アリール・アリールトリフラート・アリールトシラートとGrignard試薬を用いる、鉄触媒によるクロスカップリング反応。アリールクロライドが最もよい基質となる。臭化アリールおよびヨウ化アリールでは脱ハロゲン化が優先する。

J.
K. Kochiらによりアルケニルハライドとを基質とした例のみが報告されていたが、近年A.FurstnerのグループによってNMP(N-methylpyrrolidone)の添加が基質一般性拡張に重要であることが見出され、より実用性の高い条件へと改善された。

安価なアリールクロライドの適用、安価・低毒性で取り扱い容易な鉄(III)を使用可能、0度～室温というPracticalな反応条件、短い反応時間(通常5～10分で完結)、高い官能基選択性など、きわめて高い潜在性を持つ。今後の発展に期待したい。

 

基本文献

•  Tamura, M.; Kochi, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1487. DOI: 10.1021/ja00735a030
•  Fürstner, A.; Leitner, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 609. [abstract]
•  Fürstner, A.; Leitner, A.; Mendez, M.; Krause, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13856. DOI: 10.1021/ja027190t
• Review： Fürstner, A.; Martin, R. Chem. Lett. 2005, 34, 624. doi:10.1246/cl.2005.624

 

反応機構

Grignard試薬との反応により、系中で低原子価鉄アート錯体種Fe(-II)が発生する(参考：Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4610.)ことが高反応性の由来とされる。ハロゲンα位炭素上の立体化学は消失するため、酸化的付加はラジカル機構的に起こると考えられている。

反応例

近年では鉄触媒の研究が進み、通常クロスカップリングに用いることが難しい2級sp³-アルキルハライドでもクロスカップリング反応を起こすことが可能になった。特にFürstnerらによって開発された[Li₂(tmeda)][Fe(ethylene)₄]錯体を触媒とする条件[1] では、Grignard試薬と迅速に反応するイソシアナートなどの高反応性官能基をも損なうことなくクロスカップリング成績体を与える。

 

近年、中村らは鈴木クロスカップリング条件へと拡張することに成功している[2]。

実験手順

実施例[3]

撹拌子を備えた2Lニ径丸底フラスコに、アルゴン雰囲気下、4-chlorobenzoic acid methyl ester (13.0
g, 76.2 mmol)、 Fe(acac)₃ (1.35 g, 3.82 mmol, 0.05 eq)、THF（450mL）、N-methylpyrrolidinone
(25mL)を加える。溶液を氷冷し、別途調製したnonylmagnesium bromide （97.0 mmol in THF,
1.25eq）をポリエチレンカニューラを使って1分間で加える。溶液の色は即座に赤色から濃暗紫色へと変化する。氷浴を取り除き、溶液を室温にて7～10分間撹拌する。ジエチルエーテル（200mL）で希釈し、1M塩酸（300mL）を注意しながら加えクエンチする。有機層を分取し、水層からジエチルエーテル（200mL）で抽出する。有機層を合わせ、飽和重曹水（300mL）で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥する。ろ過後、エバポレータで濃縮する。得られた橙赤色の粗生成物を高度真空蒸留(1×10^-4
torr, bp 103-105℃)にて精製し、目的物を無色油状物として得る （15.81-16.85 g, 収率79-84%）。

 

実験のコツ・テクニック

 

参考文献

[1] [2] Hatakeyama,T.; Hashimoto, T.; Kondo, Y.; Fujiwara, Y.; Seike,H.; Takaya, H.; Tamada, Y.; Ono, T.; Nakamura, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, ASAP. doi:10.1021/ja103973a
[3] Furstner, A.; Leitner, A.; Seidel, G. Org. Synth. 2005, 81, 33. [PDF]

 

関連反応

• カルボニル化を伴うクロスカップリング Carbonylative Cross Coupling
• 檜山クロスカップリング Hiyama Cross Coupling
• 熊田・玉尾・コリューカップリング Kumada-Tamao-Corriu Cross Coupling
• バックワルド・ハートウィグ クロスカップリング Buchwald-Hartwig Cross Coupling
• 野崎・檜山・岸カップリング反応 Nozaki-Hiyama-Kishi (NHK) Coupling
• 根岸クロスカップリング　Negishi Cross Coupling
• 右田・小杉・スティル クロスカップリング Migita-Kosugi-Stille Cross Coupling
• 溝呂木・ヘック反応 Mizoroki-Heck Reaction
• 薗頭・萩原クロスカップリング Sonogashira-Hagihara Cross Coupling
• 鈴木・宮浦クロスカップリング Suzuki-Miyaura Cross Coupling

 

関連書籍

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外部リンク

•  有機化学に「鉄の時代」は来るか？(有機化学美術館・分館)
• 鉄の仮面の下に　(有機化学美術館・分館)