[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

銀を使ってリンをいれる

[スポンサーリンク]

銀触媒による1,3-ジカルボニル化合物のC–C結合開裂を伴うC–P結合の形成が報告された。合成中間体や生物活性化合物として有用なβ-ケトホスホネートを合成する新手法である。

1,3-ジカルボニル化合物のC–C結合切断を伴うC–X結合形成反応

炭素-炭素結合(C–C)は有機分子骨格を構成する化学結合である。そのため、C–C結合形成反応は多く知られているが、C–C結合の切断(開裂)を伴う官能基化反応は形成反応に比べて例が少ない。特定のC–C結合を選択的に切断することが困難であること、C–C結合のs結合が熱力学的に安定であることが主たる原因である。

一方最近、汎用ビルディングブロックである「1,3-ジカルボニル化合物」のC–C結合の切断を伴う官能基化反応がいくつか報告されている。

例えば、Leiらは1,3-ジケトンの銅触媒によるC–C結合の開裂を介したα-アリールケトンの合成を報告した(図1A)[1]。また、Jiaoらは、銅触媒を用いた酸化的エステル化反応によるα-ケトエステルの合成法の開発に成功した(図1B)[2]。さらに、Bolmらは銅触媒存在下、1,3-ジカルボニル化合物とジスルフィド化合物とのカップリング反応によるC–S結合の形成を報告した(図1C)[3]。これらの反応には主に銅触媒が使われている。

今回西南大学のPeng教授らは、1,3-ジカルボニル化合物のC–C結合開裂に伴う、炭素-リン結合(C–P結合)の形成に挑戦した。

その結果、銀触媒をもちいて1,3-ジカルボニル化合物とホスホネートの変換反応の開発に成功したため紹介する(図1D)。本手法により官能基化されたβ-ケトホスホネートへの新たなアクセスを実現した。

図1. 遷移金属触媒によるC–C結合開裂を伴うC–X結合の形成反応

 

Silver-Catalyzed Oxidative C(sp3)–P Bond Formation through C–C and P–H Bond Cleavage

Li, L.; Huang, W.; Chen, L.; Dong, J.; Ma, X.; Peng, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 10539.

DOI: 10.1002/anie.201704910

論文著者の紹介

研究者:Yungui Peng

研究者の経歴:
1997 北京師範大学修士課程修了
2000 香港大学博士課程修了
2001 西南大学副教授
2005 西南大学教授
研究内容:医農薬をはじめとする精密化学品の合成法の開発

論文の概要

本反応は、AgOAc触媒と当量の酸化剤(K2S2O8)存在下1,3-ジカルボニル化合物2に対し、水中、ホスホネート1を作用させると、C–C結合の切断とC–P結合の形成が進行したβ-ケトホスホネート3を与える(図2A)。

本反応の適用例は33種類報告されており、それらの一部を示す(図2B)。

本反応は1,3-ジケトンが主であるが、β-ケトエステルやβ-ケトアミドなどにも適用でき、その場合エステルまたはアミド側のC–C(CO)結合が切断される。一方、1,3-ジケトン2において、カルボニルのα位(=R1またはR3)に芳香環がある場合は反対側のC–C(CO)結合が切断される。

その芳香環の置換基は、電子求引基あるいは電子供与基でもよく、また、複素環式化合物(ピリジン・ベンゾフラン・チオフェン)であっても対応するβ-ケトホスホネート3cが得られる。非対称な1,3-ジケトン2(R1とR3で異なる置換基を有する芳香環)の場合、より電子不足な置換基をもつカルボニル側のC–C(CO)結合が切断される(論文参照)。さらに、2の活性メチレン部位(R2)にアルキル基があっても反応が進行する。

以下に、種々の対照実験を考慮した推定反応機構を示す(図2C)。

まずホスホネート4が銀触媒と反応し、ラジカル種4’を生成する。4’が1,3-ジカルボニル化合物のエノール体5と反応し6となる。その後6は銀触媒により酸化され6’となり、水の求核攻撃をうけてカルボン酸として脱離し7を生成する。この際、より求電子性の高いカルボニル基へ水が求核攻撃を行う。7はケトエノール互変異性によってβ-ケトホスホネート7’となる。

図2. β-ケトホスホネートの合成と想定反応機構

 

以上本法は、空気下でも反応が進行し、酸や塩基を用いることなく酸化的に広範な1,3-ジカルボニル化合物をβ-ケトホスホネートに誘導できるため有用な手法である。

 参考文献

  1. He, C.; Guo, S.; Huang, L.; Lei, A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8273. DOI: 10.1021/ja1033777
  2. Zhang, C.; Feng, P.; Jiao, N. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15257. DOI: 10.1021/ja4085463
  3. Zou, L. H.; Priebbenow, D. L.; Wang, L.; Mottweiler, J.; Bolm, C. Synth. Catal. 2013, 355, 2558. DOI: 10.1002/adsc.201300566
  4. 1,3-ジカルボニル化合物を中間体とした鉄/銅触媒によるC–P結合形成反応は報告されている Zhou, Y.; Rao, C.; Mai, S.; Song, Q. Org. Chem. 2016, 81, 2027. DOI: 10.1021/acs.joc.5b02887
  5. α,β-不飽和ケトンの銅触媒によるC–P結合形成反応も同時期に報告されていた Fu, Q.; Yi, D.; Zhang, Z.; Liang, W.; Chen, S.; Yang, L.; Zhang, Q.; Ji, J.; Wei, W. Chem. Front., 2017, 4, 1385. DOI: 10.1039/c7qo00202e
山口 研究室

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. 試薬会社にみるノーベル化学賞2010
  2. ベンジル位アセタールを選択的に酸素酸化する不均一系触媒
  3. 二酸化炭素をメタノールに変換する有機分子触媒
  4. natureasia.com & Natureダイジェ…
  5. 【速報】2015年ノーベル化学賞は「DNA修復機構の解明」に!
  6. 渡辺化学工業ってどんな会社?
  7. 天然物界70年の謎に終止符
  8. 専門家要らず?AIによる圧倒的高速なスペクトル解釈

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 黎书华 Shuhua Li
  2. ボリル化剤を無駄なく使えるsp3C–H結合ボリル化
  3. 2016年9月の注目化学書籍
  4. 有機反応を俯瞰する ーリンの化学 その 2 (光延型置換反応)
  5. テキサス大教授Science論文捏造か?
  6. ニトログリセリン / nitroglycerin
  7. メガネが不要になる目薬「Nanodrops(ナノドロップス)」
  8. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」①
  9. 【予告】ケムステ新コンテンツ「元素の基本と仕組み」
  10. フタロシアニン phthalocyanine

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
« 9月   11月 »
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

注目情報

最新記事

第165回―「光電変換へ応用可能な金属錯体の開発」Ed Constable教授

第165回の海外化学者インタビューは、エドウィン(エド)・コンステイブル教授です。バーゼル大学化学科…

MEDCHEM NEWSと提携しました

「くすり」に関係する研究者や技術者が約1万7専任が所属する日本薬学会。そ…

抗体を液滴に濃縮し細胞内へ高速輸送:液-液相分離を活用した抗体の新規細胞内輸送法の開発

第341回のスポットライトリサーチは、京都大学 薬学研究科(二木研究室)博士後期課程1年の岩田恭宗さ…

革新的なオンライン会場!「第53回若手ペプチド夏の勉強会」参加体験記

夏休みも去って新学期も始まり、研究者としては科研費申請に忙しい時期ですね。学会シーズン到来の足音も聞…

実験手袋をいろいろ試してみたーつかいすてから高級手袋までー

前回は番外編でしたが、試してみたシリーズ本編に戻ります。引き続き実験関係の消耗品…

第164回―「光・熱エネルギーを変換するスマート材料の開発」Panče Naumov教授

第164回の海外化学者インタビューは、パンチェ・ナウモフ教授です。大阪大学大学院工学研究科 生命先端…

SNS予想で盛り上がれ!2021年ノーベル化学賞は誰の手に?

今年もノーベル賞シーズンの到来です!化学賞は日本時間 10月6日(水) 18時45分に発表です。昨年…

カーボンナノチューブ薄膜のSEM画像を生成し、物性を予測するAIが開発される

先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)、日本ゼオンは産業技術総合研究所(AIST)と共同で、NE…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2021年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある、存命化学者」をリストアップし…

ライトケミカル工業2023卒採用情報

当社の技術グループは、20代~30代の若手社員が重要な主要案件を担当しています。広範囲で高レベルな化…

Chem-Station Twitter

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