Buchwald–HartwigカップリングあるいはC–H/N–Hカップリングによって得られるN-アリールスルホキシイミンのS-N結合をラジカル開裂させることで一級のアリールアミンを合成した。

スルホキシイミンの合成と利用

スルホキシイミンはスルホンの類縁体として農薬や医薬品として注目を集めている6価の硫黄化合物である。硫黄原子が立体中心をもちうる構造のため、不斉反応にも有用な化合物である。スルホキシイミンは、スルホキシドのイミノ化あるいはスルフィルイミンの酸化により得られる。

これまで非触媒的な手法や遷移金属を用いた触媒的手法、また、多段階反応を短工程化した合成法など多岐にわたる反応が報告されている(図1A)。

最近では、トリフルオロメチル化やシアノ化、アロイル化、アリール化など、スルホキシイミンの触媒的N–H結合変換反応¹⁾の開発が勢力的に行われている(図1B)。このように、容易にスルホキシイミンに炭素官能基が導入できるため、S–N結合を温和な条件で開裂させることができれば、多様な化合物への窒素導入法の１つとなる。

今回、アーヘン大学のBolm教授らは、N-アリールされたジベンゾチオフェン骨格をもつスルホキシイミン1のS–N結合を開裂させ、アリールアミン3を得る手法を開発したため紹介する(図1C)。

図1. スルホキシイミンの合成法およびN–H結合変換反応と新規アリールアミン合成反応

“Dibenzothiophene Sulfoximine as an NH₃ Surrogate in the Synthesis of Primary Amines by Copper-Catalyzed C–X and C–H Bond Amination”

Li, Z.; Yu, H.; Bolm, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2017 accepted

 DOI: 10.1002/anie.201705025

論文著者の紹介

研究者：Carsten Bolm

研究者の経歴：

1984 M.S., University of Wisconsin–Madison, USA (Prof. Hans J. Reich)
1987 Ph.D., Philipps-Universität Marburg, Germany (Prof. Manfred T. Reetz)
1987-1988 Posdoc, Massachusetts Institute of Technology, USA (Prof. K. Barry Sharpless)
1993 Associate Prof., Philipps-Universität Marburg, Germany
1996 Prof, RWTH Aachen University, Germany

研究内容：反応開発、メカノケミストリー、硫黄の化学

論文の概要

著者らはN-アリールスルホキシイミン1のS–N結合開裂において、アジドのアミンへのラジカル還元²⁾を参考にした (図2A)。

1に対してトリス(トリメチルシリル)シラン(TTMSS)とラジカル開始剤AIBNをトルエン溶媒中、100 °Cで加熱すると、TTMSSラジカルが1に攻撃しスルホキシド2とN-シリルアリールアミニルラジカル4が生成した。4が加水分解されることで一級アリールアミン3を与えた。反応には過剰量のTTMSSを用いる必要があるものの、様々な3が良好な収率で得られた。ただし、ブロモ基を置換基にもつ1はラジカル条件にて脱ブロモ化が進行してしまうため3は低収率にとどまった。

なお、前述したようにN-アリールスルホキシイミン1は銅触媒によるジベンゾチオフェンスルホキシイミン(5)とハロゲン化アリール6とのBuchwald–Hartwigカップリングにより得られる(図2B)。

今回、著者らは官能基化されていない芳香族化合物(C–H結合)をアリール化剤として用いたC–H/N–Hカップリング反応によるN-アリールスルホキシイミン8の合成にも挑戦した。

反応条件検討の結果、5とアリールアミド7を酢酸銅(II)触媒存在下、ピリジン溶媒中、100 °Cで加熱することでカップリング体8が得られた。その後、8に対してS–N結合ラジカル開裂条件を適用することで、アミノアミド9を与えた。様々な7を用いて反応条件を適用したが、7 のC–Hカップリングの反応性と、カップリング体8のS–N結合の切れやすさは相反しており、収率は中程度にとどまった。また、3位に置換基をもつ8からは9が2つの位置異性体混合物として得られた。なお、S–N結合ラジカル開裂後に得られるスルホキシド2を回収すれば、5の合成に再び利用することができる。

以上、安定で合成容易なスルホキシイミンを“NH₃”の代替剤と考え、カップリング続くS–N結合のラジカル開裂という、一級アミンの新規合成法を開発した。

図2. N-アリールスルホキシイミンのS–N結合ラジカル開裂を利用した一級アリールアミン合成法

参考文献

1. (a) Teng, F.; Cheng, J.; Bolm, C. Lett. 2015, 17, 3166. DOI: 10.1021/acs.orglett.5b01537 (b) Hu, W.; Teng, F.; Yu, J.; Sun, S.; Cheng, J.; Shao, Y. Tetrahedron Lett. 2015, 56, 7056. DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.11.025 (c) Zou, Y.; Xiao, J.; Peng, Z.; Dong, W.; An, D. Chem. Commun. 2015, 51, 14889. DOI: 10.1039/c5cc05483d (d) Sedelmeier, J.; Bolm, C. J. Org. Chem. 2005, 70, 6904. DOI: 10.1021/jo051066l
2. (a) Benati, L.; Bencivenni, G.; Leardini, R.; Minozzi, M.; Nanni, D.; Scialpi, R.; Spagnolo, P.; Zanardi, G. Org. Chem. 2006, 71, 5822. DOI: 10.1021/jo060824k (b) Postigo, A.; Kopsov, S.; Ferrei, C.; Chatgilialoglu. Org. Lett.2007, 9, 5159. DOI: 10.1021/ol7020803