[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

電気化学と金属触媒をあわせ用いてアルケンのジアジド化を制す

[スポンサーリンク]

電気化学的アプローチからMn触媒を用いてアルケンをジアジド化する手法が開発された。本手法は、従来のビシナルジアミンの合成に比べより広い基質範囲に適用可能である。

アルケンのジアジド化

ビシナルジアミンは、医薬品、分子触媒など多岐にわたる有用化合物群に頻出する骨格である。

ビシナルジアミンの最も直截的な合成法として、アルケンに対し二つのアミノ基を導入する手法が挙げられる(図1A)[1][2]。しかしこの方法は、化学量論量の重金属や特殊な窒素化剤を必要とする上、基質範囲に制限があることが多い。

一方で、アルケンのジアジド化は、生じる1,2-ジアジドを容易に還元できることから、ビシナルジアミン合成における魅力的な代替経路として注目される(図1B)[3][4]

ただ、既存の方法では、ペルオキソニ硫酸塩や超原子価ヨウ素など強い酸化剤を必要とし、酸化耐性の低い官能基をもつ基質の使用が困難であること、高環境負荷な副生成物の生成、アジド化剤との反応による爆発の危険性が問題視されていた。

近年、触媒的手法が開発されてはいるものの、有毒なトリメチルシリルアジドをアジド源とし触媒の再酸化剤として超原子価ヨウ素の使用が必須である。

今回、コーネル大学のLin助教授らは、Mn触媒と電気化学的手法をあわせ用いることでアルケンをジアジド化する合成法を開発した(図1C)。入手容易なアジ化ナトリウムをアジド源として用いており、既存の方法より穏やかな条件下で進行する。さらに、本手法では、様々な官能基を持つアルケンに対してジアジド化の適用に成功したので紹介する。

図1. アルケンのビシナルジアミン合成

 

Metal-catalyzed electrochemical diazidation of alkenes

Fu, N.; Sauer, G. S.; Saha, A.; Loo, A.; Lin, S. Science2017, 357, 575.

DOI: 10.1126/science.aan6206

論文著者の紹介

研究者:Song Lin

研究者の経歴:
-2008 B.S., Peking University
2013 Ph.D., Harvard University (Prof. Eric N. Jacobsen)
2013-2016 Posdoc, University of California, Berkeley (Prof. Christopher J. Chang)
2016- Assistant Professor, Cornell University, NY
研究内容:電気化学を用いた有機合成、不斉触媒反応の開発、新規有機材料の開発

論文の概要

Lin助教授らは陽極酸化によりアジ化ナトリウムからアジドラジカルを生じさせ、これが連続的にアルケンへラジカル付加することでジアジド化が進行すると想定した(図2A)。

しかし、このような電気化学的手法のみ用いた場合、一段階目のアジドラジカルの付加は進行するが、ラジカル中間体Iへの二段階目の付加が進行せず、多くの副生成物1b1cが得られた。

種々検討を重ね、Lin助教授らは電気化学的手法にMn触媒を併用することでこの問題点を解決した。すなわち、二価のMn触媒の導入により、本反応の鍵となる三価のマンガンアジド錯体(MnIII–N3)が形成され、ラジカル中間体Iから二段階目のC–N結合形成が進行しジアジド化できることが明らかになった。

本反応の基質適用範囲は極めて広い(図2B)。末端アルケンや四置換アルケンを含む内部アルケンまで収率よくジアジド化できる。二重結合性の高いインドールやベンゾフランの脱芳香族を伴うジアジド化も示されている。

また、一部ジアステレオ比に課題は残るものの、環状アルケンを用いた際トランス体が主生成物として得られることがわかった。アルコールやアルデヒド、アミンなど酸化条件に不安定な官能基や、エポキシド、ハロゲン化アルキルなど高反応性官能基に対する高い官能基耐性をもっている。

以上のように、電気化学的手法と遷移金属触媒との併用という新規反応形式もさることながら、本手法の基質適用範囲からインパクトは大きい。今後、本手法のような電気化学と触媒的手法をあわせ用いた戦略とそれにより可能となるラジカル変換反応が、実践的な合成化学や創薬化学において広く適用されていくことに期待したい。

図2. アルケンの電気化学的ジアジド化のメカニズムと基質適用範囲

 

参考文献

  1. Chong, A. O.; Oshima, K.; Sharpless, K. B. J.Am. Chem. Soc. 1977, 99, 3420. DOI: 10.1021/ja00452a039
  2. Zhu, Y.; Cornwall, R. G.; Du, H.; Zhao, B.; Shi, Y. Chem. Res. 2014, 47, 3665. DOI: 10.1021/ar500344t
  3. Minisci, F. Chem. Res. 1975, 8, 165. DOI: 10.1021/ar50089a004
  4. Yuan, Y.-A.; Lu, D.-F.; Chen, Y.-R.; Xu, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 534. DOI: 10.1002/anie.201507550
Avatar photo

山口 研究室

投稿者の記事一覧

早稲田大学山口研究室の抄録会からピックアップした研究紹介記事。

関連記事

  1. 普通じゃ満足できない元素マニアのあなたに:元素手帳2016
  2. 第18回次世代を担う有機化学シンポジウム
  3. 有機合成化学協会誌2024年7月号:イミン類縁体・縮環アズレン・…
  4. 【ジーシー】新卒採用情報(2027卒)
  5. 触媒討論会に行ってきました
  6. 静電相互作用を駆動力とする典型元素触媒
  7. 混合試料から各化合物のスペクトルを得る(DOSY法)
  8. コロナワクチン接種の体験談【化学者のつぶやき】

注目情報

ピックアップ記事

  1. 二刀流センサーで細胞を光らせろ!― 合成分子でタンパク質の蛍光を制御する化学遺伝学センサーの開発 ―
  2. 化学エネルギーを使って自律歩行するゲル
  3. π拡張ジベンゾ[a,f]ペンタレン類の合成と物性
  4. カール・ジェラッシ Carl Djerassi
  5. 京大北川教授と名古屋大学松田教授のグループが”Air Liquide Essential Molecules Challenge”にて入賞
  6. 有機化学1000本ノック【反応機構編】
  7. 多孔性材料の動的核偏極化【生体分子の高感度MRI観測への一歩】
  8. 次世代電池の開発と市場予測について調査結果を発表
  9. 胃薬のラニチジンに発がん性物質混入のおそれ ~簡易まとめ
  10. 反応探索にDNAナノテクノロジーが挑む

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年10月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

CIPイノベーション共創プログラム「有機電解合成の今:最新技術動向と化学品製造への応用の可能性」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「有機電解合…

CIPイノベーション共創プログラム「世界を変えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第106春季年会(2026)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「世界を変え…

年会特別企画「XAFSと化学:錯体, 触媒からリュウグウまで –放射光ことはじめ」

放射光施設を利用したX線吸収分光法(XAFS)は、物質の電子状態や局所構造を元素選択的に明らかにでき…

超公聴会 2026 で発表します!!【YouTube 配信】

超公聴会は、今年度博士号を取得する大学院生が公聴会の内容を持ち寄ってオンライン上で発表する会です。主…

日本化学会 第104春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part II

さて、Part Iに引き続きPart II!年会をさらに盛り上げる企画として、2011年より…

凍結乾燥の常識を覆す!マイクロ波導入による乾燥時間短縮と効率化

「凍結乾燥は時間がかかるもの」と諦めていませんか?医薬品や食品、新素材開発において、品質を維…

日本化学会 第104春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part I

まだ寒い日が続いておりますが、あっという間に3月になりました。今年も日本化学会春季年会の季節です。…

アムホテリシンBのはなし 70年前に開発された奇跡の抗真菌薬

Tshozoです。以前から自身の体調不良を記事にしているのですが、昨今流行りのAIには産み出せな…

反応操作をしなくても、化合物は変化する【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか温度を測ること…

ジチオカーバメートラジカル触媒のデザイン〜三重項ビラジカルの新たな触媒機能を発見〜

第698回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(大井研究室)博士後期課程1年の川口…

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

PAGE TOP