[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

酸素を使った触媒的Dess–Martin型酸化

酸素を再酸化剤として用いる触媒的Dess–Martin型酸化が報告された。豊富に存在する酸素を再酸化剤として用いることで環境調和型のプロセスが期待される。

 酸素を用いた酸化反応

酸素分子(O2)を用いて有機化合物を酸化する反応(自動酸化)は、環境調和の観点から最も理想的である。しかし安定な三重項基底状態のO2による一重項状態の有機分子の酸化は起こりにくいことから、O2を酸化剤として用いることは難しい。これまでO2を酸化剤とすべく、いくつかの酸化還元触媒を“仲介役”に用いる酸化反応が知られている。例えばニトロキシドラジカルや遷移金属、キノン類を電子移動媒体(ETM)とし自動酸化を行う手法がある[1]

ごく最近、触媒量のヨードアレーンからIII価の超原子価ヨウ素化合物を自動酸化により発生させる手法が報告された。2017年に宮本・内山らはO2とアルデヒド存在下、触媒的に超原子価ヨウ素(III)を発生させることでジオールの酸化開裂を報告した。同時期にPowersらもO2とアルデヒド存在下、触媒量の塩化コバルトを反応開始剤とし、同様に触媒量のヨードアレーンを用いた自動酸化によるスチレンのジアセトキシ化などを報告した[2,3](図1A)。両報告において、O2(と塩化コバルト)によってアルデヒドから生じる過酸が、III価のヨードシルアレーンを触媒的に生成している(図1B)。

今回Powersらはこの手法を拡張し、IBXDMPに代表されるV価の超原子価ヨウ素化合物を触媒的に発生させ、自動酸化を行うことに成功した。オルト位に配位可能な官能基をもつヨードアレーン1を用いることでV価のヨージドアレーン2が発生し、様々な酸化反応に適用できる(図1C)。

図1. (A) I(III)化合物を用いた自動酸化 (B) 自動酸化によるI(III)の生成機構 (C)今回報告したI(V)化合物を用いた自動酸化

 

“Oxidation Catalysis by an Aerobically Generated DessMartin Periodinane Analogue”
Maity, A.; Hyun, S.-M.; Wortman, A. K.; Powers, D. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2018,57, 7205. DOI: 10.1002/anie.201804159

論文著者の紹介

研究者:David C. Powers


研究者の経歴:
2002-2006 B.A., Franklin & Marshall College, Lancaster, PA (Prof. Phyllis A. Leber)
2006-2011 Ph.D, Harvard University, Cambridge, MA (Prof. Tobias Ritter)
2011-2015 Posdoc, Massachusetts Institute of Technology and Harvard University (Prof. Daniel G. Nocera)
2015- Assistant Prof. at Texas A&M University, College Station, TX
研究内容:有機、有機金属および無機固体触媒を用いた新規反応開発

論文の概要

PowersはIII価のヨードシルアレーンによる自動酸化の報告において、スルホニルをもつヨードアレーン1を用いるとV価のヨージドアレーン2が得られることを見出している。今回、このV価ヨージドアレーン2を経由する自動酸化の条件を検討した。Powersらはまず化学量論量の2を用いて検討を行い、2の反応性を調査した。1,2-ジオール7を基質に用いた際に開裂体8が得られた[4]ことなどから、2はIBX等価体ではなくDMP等価体として振る舞うことが示唆されている(論文参照)。
次にPowersらは触媒反応へ展開すべく、O2存在下、触媒量の1と塩化コバルト、ブチルアルデヒドを用いて種々の酸化反応を行った(図2A)。その結果、第二級アルコールをケトンへと酸化できることや1,2-ジオール7では酸化的開裂が進行すること、1,4-ジオール9ではラクトン10が生成することがわかった。また、第一級アルコールでは過剰酸化をうけカルボン酸が得られる。
機構解明実験として、1から3の生成過程を1H NMRで観測した(図2B)。その結果、I(III)価種3が全く観測されなかったことから、本反応の活性種であるI(V)価種23の不均化によって生成していることが示唆された。すなわち、I価のヨードアレーン1がコバルト、O2とアルデヒドによって酸化され、まずIII価のヨードシルアレーン3が生成するが、3は瞬時に不均化を起こしヨードアレーン1とV価のヨージドベンゼン2となる。

図2. (A)自動酸化の 基質適用範囲 (B)推定機構

ヨージドアレーン2の安定性と系中で生じる過酸の爆発性が気になるものの、I(V)種を用いる触媒的な酸化反応の今後の新たな展開が期待される。

参考文献

  1. Piera, J.; Bäckvall, J.-E. Angew. Chem., Int. Ed. 2008,47, 3506. DOI: 10.1002/anie.200700604
  2. Maity, A.; Hyun, S.-M.; Powers, D. C. Nature Chem. 2018, 10, 200. DOI: 10.1038/nchem.2873
  3. Miyamoto, K.; Yamashita, J.; Narita, S.; Sakai, Y.; Hirano, K.; Saito, T.; Wang, C.; Ochiai, M.; Uchiyama, M. Nature Commun.2017, 53, 9781. DOI: 10.1039/c7cc05160c
  4. De Munari, S.; Frigerio, M.; Santagostino, M. J. Org. Chem. 1996, 61, 9272. DOI:10.1021/jo961044m
The following two tabs change content below.
山口 研究室
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. Pure science
  2. Angewandte Chemieの新RSSフィード
  3. 【書籍】クロスカップリング反応 基礎と産業応用
  4. ReadCubeを使い倒す!(2)~新着論文チェックにもRead…
  5. 有機化学美術館が来てくれました
  6. 銅触媒によるアニリン類からの直接的芳香族アゾ化合物生成反応
  7. メソリティック開裂を経由するカルボカチオンの触媒的生成法
  8. セルロース由来バイオ燃料にイオン液体が救世主!?

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 第一三共/イナビルをインフルエンザ予防申請
  2. グリチルリチン酸 (glycyrrhizic acid)
  3. pre-MIBSK ~Dess-Martin試薬と比べ低コスト・安全なアルコール酸化触媒~
  4. トルキセン : Truxene
  5. 「医薬品クライシス」を読みました。
  6. 3.11 14:46 ①
  7. 第7回HOPEミーティング 参加者募集!!
  8. ケムステイブニングミキサー2017へ参加しよう!
  9. Impact Factorかh-indexか、それとも・・・
  10. マイクロ波とイオン性液体で単層グラフェン大量迅速合成

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

「銅触媒を用いた不斉ヒドロアミノ化反応の開発」-MIT Buchwald研より

「ケムステ海外研究記」の第25回目は、マサチューセッツ工科大学 (MIT)博士課程で研究をされている…

2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル保護基 Troc Protecting Group

概要2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル(2,2,2-trichloroethoxycarb…

二重可変領域抗体 Dual Variable Domain Immunoglobulin

抗体医薬はリウマチやガンなどの難治性疾患治療に有効であり、現在までに活発に開発が進められてきた。…

サイエンスイングリッシュキャンプin東京工科大学

産業のグローバル化が進み、エンジニアにも国際的なセンスや語学力が求められているなか、東京工科大学(東…

特定の場所の遺伝子を活性化できる新しい分子の開発

ついにスポットライトリサーチも150回。第150回目は理化学研究所 博士研究員の谷口 純一 (たにぐ…

出光・昭和シェル、統合を発表

石油元売り2位の出光興産と4位の昭和シェル石油は10日、2019年4月に経営統合すると正式に発表した…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP