[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ビニル位炭素-水素結合への形式的分子内カルベン挿入

[スポンサーリンク]

ロジウム二核錯体やヨウ化銅(I)を触媒に用いたビニル位炭素水素結合への形式的分子内カルベン挿入を伴うインデン骨格の構築法が報告された。

カルベンのC–H結合挿入反応

遷移金属触媒を用いたC–H結合へのカルベン挿入反応は金属カルベン種の特徴的な変換法の1つであり、不活性なC–H結合を炭素官能基化できる有用な手法として知られている。

電子豊富なC–H結合に限るが、C(sp3)–H結合へのカルベン挿入は協奏的機構(図1A(a))であるのに対して、芳香族C(sp2)–H結合への挿入は求電子置換反応であり形式的な”カルベン挿入”といえる(図1A(b))。

アルケンのビニル位C(sp2)–H結合への挿入反応も、一般的には求電子置換反応型で進行するが、シクロプロパン化を併発する[1]。そこで、シクロプロパン化が進行しづらい位置にオレフィンのある分子内反応にすることで、ビニル位C(sp2)–Hへのカルベン挿入を優先させることができる。

最近de Bruinらは 、コバルト触媒によるオルトビニルN-トシルヒドラゾン(R2: エステル基・フェニル基等)のビニル位C(sp2)–H結合への分子内カルベン挿入反応によりインデン類を合成した(図1B) [2]。この反応は求電子置換反応とは異なり、コバルトラジカル中間体を経て進行する。しかし、興味深いことにカルベン挿入反応でよく用いられるRh二核錯体や銅(I)触媒では進行しなかった。

今回北京大学のWang教授らは、このカルベン挿入反応を再調査し、Rh二核錯体やヨウ化銅(I)を触媒にもちいたインデン骨格の構築に成功した (図1C)。本反応は芳香族C(sp2)–H結合と同様に求電子置換反応型で進行する。

図1. (A) C(sp3)–H結合およびC(sp2)–H結合へのカルベン挿入反応の一般的な機構 (B)(C) 形式的な分子内カルベン挿入を経るインデン合成

 

Rh(II)- or Cu(I)-Catalyzed Formal Intramolecular Carbene Insertion into Vinylic C(sp2)-H Bond: An Access toward Substituted 1H Indenes

Zhou, Q.; Li, S.; Zhang, Y.; Wang, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 50, 16013.

DOI: 10.1002/anie.201709375

論文著者の紹介

研究者:Jianbo Wang

研究者の経歴:
1979-1983 B.Sc., Nanjing University of Science and Technology
1984-1987 M.Sc., Hokkaido University (Prof. Hiroshi Suginome)
1987-1990 Ph.D., Hokkaido University (Prof. Hiroshi Suginome)
1990-1993 Posdoc, University of Geneva, Switzerland (Prof. C. W. Jefford)
1993-1995 Posdoc, University of Wisconsin-Madison, USA (Prof. H. E. Zimmerman and Prof. L. A. Fahien)
1995-1999 Associate Professor, Peking University
1999- Professor, Peking University

研究内容:金属カルベンを用いた新規触媒反応の開発

論文の概要

Wangらは求電子置換反応型の反応機構を想定していたため、オルトビニルN-トシルヒドラゾンの置換基をアリール基・アルキル基のもつ化合物を中心にして検討を行った。その結果、Rh2(Oct)4触媒存在下、リチウムt-ブトキシドを塩基に用い、オルトビニルN-トシルヒドラゾン1をトルエン溶媒中、100°Cで反応させることでインデン類2の合成に成功した(図2A)。

1の基質適用範囲に関しては、アリール部位(Ar)やビニル位(R1, R2)に置換基(アリール基・アルキル基)があっても良好な収率で2を与える。一部の基質で異性体2を生じるものの、反応時間を延ばすことで2から2に異性化できる。また、著者らはRh2(Oct)4のかわりに安価なヨウ化銅(I)を用いても、やや収率は劣るが同様の反応が進行することを見出した。

重水素ラベル化およびKIE実験による機構解明の結果、以下の反応経路が示唆された(図2B)。

  1. 1と塩基によるジアゾ化合物の生成、続くロジウム触媒による金属カルベノイド3の発生
  2. 電子不足なカルベン炭素へのビニルオレフィンの求核攻撃による5員環中間体4の形成
  3.  5のC–Rh結合からの電子移動による不飽和5員環5の生成
  4. 5から1,5-水素移動を経て2となる

という機構である。5の1,5-水素移動の際、異性体2’を生じうるが、加熱し続けることで熱力学的に安定な 2へ異性化できる。

図2.(A)基質適用範囲検討 (B)推定反応機構

 

参考文献

  1. Taber, D. F.; Amedio Jr., J. C.; Sherrill, R. G. J. Org. Chem. 1986, 51, 3382. DOI:10.1021/jo00367a030
  2. Das, B. G.; Chirila, A.; Tromp, M.; Reek, J. N. H.; de Bruin, B. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8968. DOI:10.1021/jacs.6b05434
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. 【東日本大震災より10年】有機合成系研究室における地震対策
  2. 細胞をすりつぶすと失われるもの
  3. 溶媒としてアルコールを検討しました(笑)
  4. 第10回ケムステVシンポ「天然物フィロソフィ」を開催します
  5. 有機化学実験基礎講座、絶賛公開中!
  6. 超分子ランダム共重合を利用して、二つの”かたち”が調和されたよう…
  7. Mgが実現する:芳香族アミンを使った鈴木―宮浦カップリング
  8. スーパーなパーティクル ースーパーパーティクルー

注目情報

ピックアップ記事

  1. スマホページをリニューアルしました
  2. UCLA研究員死亡事故・その後
  3. 危険物取扱者:記事まとめ
  4. 光触媒で空気中に浮遊する”新型コロナウイルス”の感染性を消失させることに成功
  5. 20年新卒の志望業界ランキング、化学は総合3位にランクイン
  6. 光で狙った細胞を選択的に死滅させる新技術の開発に成功~副作用のない光がん治療法を目指して~
  7. π拡張ジベンゾ[a,f]ペンタレン類の合成と物性
  8. 卒論・修論にむけて〜わかりやすく伝わる文章を書こう!〜
  9. 有機合成化学協会誌2021年5月号:『有機合成のブレークスルー』合成反応の選択性制御によるブレークスルー
  10. 有機合成化学協会誌2022年9月号:π-アリルパラジウム・ポリエンマクロラクタム・Sirtuin蛍光プローブ・安定ラジカルカチオン・金属-硫黄クラスター

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年12月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

アクリルアミド類のanti-Michael型付加反応の開発ーPd触媒による反応中間体の安定性が鍵―

第622回のスポットライトリサーチは、東京理科大学大学院理学研究科(松田研究室)修士2年の茂呂 諒太…

エントロピーを表す記号はなぜSなのか

Tshozoです。エントロピーの後日談が8年経っても一向に進んでないのは私が熱力学に向いてないことの…

AI解析プラットフォーム Multi-Sigmaとは?

Multi-Sigmaは少ないデータからAIによる予測、要因分析、最適化まで解析可能なプラットフォー…

【11/20~22】第41回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都

概要メディシナルケミストリーシンポジウムは、日本の創薬力の向上或いは関連研究分野…

有機電解合成のはなし ~アンモニア常温常圧合成のキー技術~

(出典:燃料アンモニアサプライチェーンの構築 | NEDO グリーンイノベーション基金)Ts…

光触媒でエステルを多電子還元する

第621回のスポットライトリサーチは、分子科学研究所 生命・錯体分子科学研究領域(魚住グループ)にて…

ケムステSlackが開設5周年を迎えました!

日本初の化学専用オープンコミュニティとして発足した「ケムステSlack」が、めで…

人事・DX推進のご担当者の方へ〜研究開発でDXを進めるには

開催日:2024/07/24 申込みはこちら■開催概要新たな技術が生まれ続けるVUCAな…

酵素を照らす新たな光!アミノ酸の酸化的クロスカップリング

酵素と可視光レドックス触媒を協働させる、アミノ酸の酸化的クロスカップリング反応が開発された。多様な非…

二元貴金属酸化物触媒によるC–H活性化: 分子状酸素を酸化剤とするアレーンとカルボン酸の酸化的カップリング

第620回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院工学研究院(本倉研究室)の長谷川 慎吾 助教…

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