[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

直接クプラート化によるフルオロアルキル銅錯体の形成と応用

[スポンサーリンク]

従来のフルオロアルキル化

フルオロアルキル基(CF3基やC2F5基)はフッ素の特性によって有機化合物の生理活性や機能を大きく変えることが知られており、効率的にフルオロアルキル基を導入するために様々な手法が開発されてきました。フルオロアルキル化、とりわけトリフルオロメチル化の汎用試薬として挙げられるのはルパート試薬(トリフルオロメチルトリメチルシラン、TMSCF3)でしょうか。近年、Hartwigらはこのタイプの試薬を用いることで別途フルオロアルキル銅錯体を調製し、様々なベンゼン誘導体のフルオロアルキル化を達成しています(網井トリフルオロメチル化反応の試薬化)。[1]しかしながらこのルパート試薬は大変高価であり、大量スケールでの合成には不向きであるというデメリットもあります。

cupration2

図1. フルオロアルキル化剤として有効な銅錯体

 

新しいフルオロアルキル源の登場

2011年、ICIQのGrushinらは新しいフルオロアルキル源としてフルオロホルム(CF3H)を用いた直接クプラート化を報告しました。

 

Direct Cupration of Fluoroform

Zanardi, A.; Novikov, M. A.; Benet-Buchholz, J. B.; Grushin, V. V.

J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20901. DOI: 10.1021/ja2081026

 

フルオロホルムはテフロンの生産過程で大量に副生するため理想的なトリフルオロメチル源として考えられていましたが、長らく有効な利用方法は見つかっていませんでした。著者らはDMF溶媒中、フルオロホルムに対して塩化銅とカリウムt-ブトキシドを作用させることでトリフルオロメチル銅錯体が形成することを見出しました。また、スチレン存在下でもシクロプロパンを形成しないことや19F NMRからカルベン種やアニオン種は発生しておらず、この錯形成が直接クプラート化によって進行していることが示唆されました。発生したクプラートはバッファー(Et3N·3HF)中では室温で1〜2日安定であり、有機ハロゲン化合物やボロン酸に対する新しいトリフルオロメチル化剤としての可能性を示しました。

cupration1

図2. クプラートによるトリフルオロメチル化

 

 ペンタフルオロエタンの直接クプラート化も可能に

2013年Grushinらは、ペンタフルオロエタンが銅錯体[K(DMF)][Cu(tBuO)2]と反応することで直接クプラート化が進行することを見出しました。[2] さらに最近では、これまで単一の分子として評価されていなかったペンタフルオロエチル銅錯体の合成とその応用に成功しています。

 

Well-Defined CuC2F5 Complexes and Pentafluoroethylation of Acid Chlorides

Panferova, L. I.; Miloserdov, F. M.; Lishchynskyi, A.; Belmonte, M. M.; Benet-Buchholz, J.; Grushin, V. V.

Angew. Chem., Int. Ed. 2015, DOI: 10.1002/anie.201500341

 

著者らはフルオロホルムの直接クプラート化の研究過程において、バッファーとしてEt3N·3HFを加えることでクプラートが安定化するという結果を得ました(KFとして沈殿させることによりカリウムイオンがフッ素を引き抜いてしまうことを防ぐ)。また、バッファーによって系中ではt-ブトキシ基がt-ブタノールとして存在し、リガンドフリーのフルオロアルキル銅種を形成していることが示唆されました。そこで、「より強く配位する配位子を加えればCuC2F5錯体の構造や性質をきちんと評価し、新しい反応にも応用できるのではないか」と考えました。実はこれまでに合成されているCuC2F5錯体は少なく、特に単一の分子としてのX線結晶構造やその性質は明らかになっていなかったのです。

cupration3

図3. 直接クプラート化の新規CuC2F5錯体の合成への応用

 

実際にその戦略のとおり、トリフェニルホスフィン(PPh3)やフェナントロリン(phen)を加えることで、構造が定まったペンタフルオロエチル銅錯体の合成に成功しました。さらに合成した錯体を用いることで酸クロリドのペンタフルオロエチルケトンへの変換反応に応用しています。

cupration4

図4. 酸クロリドの1段階ペンタフルオロエチル化反応

 

以上、直接クプラート化によるフルオロアルキル銅錯体の形成と応用について紹介しました。現在用いることができるのはトリフルオロメタンとペンタフルオロエタンしかありませんが、今後検討を重ねることで様々なフルオロアルカンの直接クプラート化が報告されることを期待したいと思います。

 

参考文献

[1] Litvinas, N. D.; Fier, P. S.; Hartwig, J. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 536. DOI: 10.1002/anie.201106668

[2] Lishchynskyi, A.; Grushin, V. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12584. DOI: 10.1021/ja407017j

 

関連書籍

[amazonjs asin=”3838136209″ locale=”JP” title=”Direct N-Trifluoromethylation”]
Avatar photo

bona

投稿者の記事一覧

愛知で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. Wiley社の本が10%割引キャンペーン中~Amazon~
  2. 生命が居住できる星の条件
  3. 【マイクロ波化学(株)環境/化学分野向けウェビナー】 #CO2削…
  4. 全フッ素化カーボンナノリングの合成
  5. 光触媒水分解材料の水分解反応の活性・不活性点を可視化する新たな分…
  6. CEMS Topical Meeting Online 超分子ポ…
  7. 触媒と光で脳内のアミロイドβを酸素化
  8. 【協業ご検討中の方向け】マイクロ波化学とのコラボレーションの実際…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 「薬学の父」長井博士、半生を映画化へ
  2. 「リジェネロン国際学生科学技術フェア(ISEF)」をご存じですか?
  3. 武装抗体―化学者が貢献できるポイントとは?
  4. ピリジン-ホウ素ラジカルの合成的応用
  5. フィッシャー インドール合成 Fischer Indole Synthesis
  6. 【超難問】幻のインドールアルカロイドの全合成【パズル】
  7. 化学のちからで抗体医薬を武装する
  8. 自動車用燃料、「脱石油」競う 商社、天然ガス・バイオマス活用
  9. 引っ張ると白色蛍光を示すゴム材料
  10. BASF International Summer Courses 2017  BASFワークショップ2017

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2015年4月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

注目情報

最新記事

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

CIPイノベーション共創プログラム「未来の医療を支えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第105春季年会(2025)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「未来の医療…

OIST Science Challenge 2025 に参加しました

2025年3月15日から22日にかけて沖縄科学技術大学院大学 (OIST) にて開催された Scie…

ペーパークラフトで MOFをつくる

第650回のスポットライトリサーチには、化学コミュニケーション賞2024を受賞された、岡山理科大学 …

月岡温泉で硫黄泉の pH の影響について考えてみた 【化学者が行く温泉巡りの旅】

臭い温泉に入りたい! というわけで、硫黄系温泉を巡る旅の後編です。前回の記事では群馬県草津温泉をご紹…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー