[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. 近況報告Part V
  2. 2018年3月2日:ケムステ主催「化学系学生対象 企業合同説明会…
  3. 海外機関に訪問し、英語講演にチャレンジ!~① 基本を学ぼう ~
  4. とあるカレイラの天然物〜Pallambins〜
  5. 第50回Vシンポ「生物活性分子をデザインする潜在空間分子設計」を…
  6. ニセ試薬のサプライチェーン
  7. 第8回 FlowSTシンポジウム
  8. 人工軟骨への応用を目指した「ダブルネットワークゲル」

注目情報

ピックアップ記事

  1. 金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆
  2. DNA origami入門 ―基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法―
  3. アラン・ロビンソン フラボン合成 Allan-Robinson Flavone Synthesis
  4. 水素水業界、国民生活センターと全面対決 「断じて納得できません」
  5. プレプリントサーバについて話そう:Emilie Marcusの翻訳
  6. ベンゼン環が速く・キレイに描けるルーズリーフ
  7. ワッカー酸化 Wacker oxidation
  8. アジサイの青色色素錯体をガク片の中に直接検出!
  9. 「ヨーロッパで修士号と博士号を取得する」 ―ETH Zürichより―
  10. 有機合成化学協会誌2025年5月号:特集号 有機合成化学の力量を活かした構造有機化学のフロンティア

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

アンモニウム構造によりラジカル種の発生位置を完全に制御!

第710回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理工学研究科 村上研究室の榊原 陽太(さかきばら …

化学つれづれ草【ある研究者の回想】

概要物理化学者で量子機能材料を専門とする著者によるエッセイ集.化学者としての研究,教育,人生…

第60回有機反応若手の会

開催概要有機反応若手の会は、有機化学分野で研究を行う全国の大学院生を中心とした若手研究者が集い、…

ノーベル賞受賞者と語り合う5日間!「第18回HOPEミーティング」参加者募集!

申し込みはこちら概要主催:独立行政法人 日本学術振興会(JSPS)開催地:神奈川…

光触媒による高効率なCO2還元の実現―まさかの光を弱く当てることが重要だった―

第709回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 理学院(前田研究室)博士後期課程2年の仲田竜一 …

「π-πスタッキング」という言葉が生む誤解【芳香環の相互作用を見直す: 前編】

芳香環が平行に並んで近接しているとき、その構造を「π–π スタッキング」と表されることがよくあります…

一重項酸素によるC(sp2)−P結合切断を用いた長波長光によるリン化合物のアンケージング

第 708 回のスポットライトリサーチは、同志社女子大学 薬学部 医療薬学科 5…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける画像解析の活用ガイド

開催概要材料開発において、電子顕微鏡やX線トモグラフィーを用いて材料の微細構造を観察するために画…

世界初のPROTAC医薬、ついに承認 ―「タンパク質を阻害する」から「分解する」時代へ

2026年5月、創薬化学の歴史に残る大きな出来事が起きました。米国 FDA は、…

有機蛍光とは異なる新しい有機りん光の分子設計指針の発見

第707回のスポットライトリサーチは、電気通信大学 情報理工学研究科(牧昌次郎研究室)の林希久也 助…

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