[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

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

The following two tabs change content below.
bona
愛知で化学を教えています。よろしくお願いします。
bona

最新記事 by bona (全て見る)

関連記事

  1. クリスマス化学史 元素記号Hの発見
  2. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑧(解答編…
  3. 今年はキログラムに注目だ!
  4. 炭素繊維は鉄とアルミに勝るか? 番外編 ~NEDOの成果について…
  5. 円偏光発光を切り替える色素ー暗号通信への応用に期待ー
  6. アルコールを空気で酸化する!
  7. 触媒的syn-ジクロロ化反応への挑戦
  8. 原油生産の切り札!? 国内原油生産の今昔物語

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ウィリアム・モーナー William E. Moerner
  2. 変異体鏡像Rasタンパクの化学全合成
  3. 第36回 生体を模倣する化学― Simon Webb教授
  4. ノーベル化学賞受賞者が講演 3月1日、徳島文理大学
  5. エチレンをつかまえて
  6. 住友化学が通期予想据え置き、カギ握る情報電子化学の回復
  7. ダフ反応 Duff Reaction
  8. 香りの化学2
  9. ワインレブケトン合成 Weinreb ketone synthesis
  10. ドイツのマックス・プランク研究所をご存じですか

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

天然有機化合物の全合成:独創的なものづくりの反応と戦略

概要生物活性天然有機化合物(天然物)は生命の40億年にわたる進化によって選択された高機能分子…

細菌を取り巻く生体ポリマーの意外な化学修飾

地球上に最もたくさんある有機化合物は何でしょう?それは、野菜や果物、紙、Tシャツ、木材、etc…身の…

有機分子触媒ーChemical Times特集より

関東化学が発行する化学情報誌「ケミカルタイムズ」。年4回発行のこの無料雑誌の紹介をしています。…

研究職の転職で求められる「面白い人材」

ある外資系機器メーカーのフィールドサービス職のポジションに対して候補者をご推薦しました。その時のエピ…

「不斉有機触媒の未踏課題に挑戦する」—マックス・プランク石炭化学研究所・List研より

「ケムステ海外研究記」の第18回目は、マックス・プランク石炭化学研究所(Benjamin List研…

ジムロート転位 (ANRORC 型) Dimroth Rearrangement via An ANRORC Mechanism

ポリアザインドリジンやピリミジンは、求核触媒の作用を受け 6 員環内の窒素原子と 6 員環に結合した…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP