[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

パラジウム光触媒が促進するHAT過程:アルコールの脱水素反応への展開

[スポンサーリンク]

2016年、イリノイ大学シカゴ校・Vladimir Gevorgyanらは、Pd(0)触媒の共存下、可視光照射下にヨウ化アリールからアリールパラジウムラジカル種が生成することを見いだした。これが促進する1,5-HAT過程を起点とし、シリルエーテルの脱水素反応が触媒的に進行することでシリルエノールエーテルが合成可能であることを明らかにした。

“Photoinduced Formation of Hybrid Aryl Pd-Radical Species Capable of 1,5-HAT: Selective Catalytic Oxidation of Silyl Ethers into Silyl Enol Ethers”
Parasram, M.; Chuentragool, P.; Sarkar, D.; Gevorgyan, V.* J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 6340. DOI: 10.1021/jacs.6b01628

問題設定

アリールハライドはクロスカップリング反応において重要なビルディングブロックであり、これまでにパラジウム触媒系を用いることで多様な機能性材料が合成されている。クロスカップリング反応においては、酸化的付加によって生じるPd(II)が反応に関与する。一方で、アリールパラジウムラジカル種を生成させることができれば、パラジウム化学とラジカル化学の両方の性質を活かした新奇反応性を開拓できると考えられる(冒頭図参照)。

技術や手法の肝

かねてよりGevorgyanらはシリルテザー型配向基を用いるフェノール基質の位置選択的なC-H活性化反応について精力的に研究している[1]。この技術基盤をもとに、アリールパラジウムラジカル種が進行させる水素原子移動(HAT)過程が、アルコール基質のC(sp3)-H活性化に活用可能とする仮説に基づいた研究を展開した。具体的には、Curranらが報告している1,5-HAT型アルコール遠隔位C-H官能基化反応[2] を参考に、反応系を設計した。

今回の研究では、生じた炭素ラジカルがアリールパラジウム(I)種によって捕捉され、続くβヒドリド脱離による不飽和化が進行することで、シリルエノールエーテルの合成へと繋げている。

主張の有効性検証

①反応条件の最適化

図の様な基質を用い、汎用パラジウム錯体を用いて脱水素反応の検討を行っている。熱的条件下では全く反応が進行しなかったが、青色LED光照射下を行ったところ、反応は進行した。配位子の検討を行った結果、dppf類似のリガンドLが最適であることを見出した。

②基質一般性の検討

環状、鎖状いずれでも進行する。官能基を有する場合でも中程度~良好な収率で進行。鎖状生成物の幾何異性体は本条件では制御不可能。天然物のような複雑骨格に対しても適用可能。

③反応機構解析

下記の触媒サイクルにおいてGevorgyanらは

  1. 酸化的付加で生じる4を、当量反応で確認できなかった(立体障害のため?)
  2. 重水素標識によってエーテルα位水素がベンゼン環に移動していることを確認

ことを根拠に、CMD機構(Path B)ではなく、ラジカル機構(Path A)で進行していると主張している。不飽和化のメカニズム(A1-A3の複数考えうる)に関する結論は未だ出ていない。

冒頭論文より引用

議論すべき点

  • これまでGevorgyanが自ら培ってきたシリルテザー化学をしっかり活かして展開している。生じた炭素ラジカルが上手くトランスメタル化すれば、更に広がっていくだろう。
  • 実際、クロスカップリング系の酸化的付加を加速させる目的に、青色LED光が使われだしている[3]。
  • ケイ素の置換基はiPrだと良くない。Meでも反応は進行するが、精製の際に分解するようである。

次に読むべき論文は?

  • 外部光触媒を必要とせず、遷移金属触媒(Co, Fe, Cu, Pd, Pt, Au)そのものが可視光吸収して反応を促進する系の総説[4]
  • この続報としてGevorgyanは、脂肪族アルコール[5]・アルケン[6]遠隔位の官能基化を達成している。

参考文献

  1. Parasram, M.; Gevorgyan, V. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 2038. DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00306
  2. Curran, D. P.; Kim, D.; Liu, H. T.; Shen, W.  J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5900. DOI: 10.1021/ja00225a052
  3. (a) Wang, G.-Z.; Shang, R.;  Cheng, W.-M.; Fu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 18307. DOI: 10.1021/jacs.7b10009 (b) Wang, G.-Z.; Shang, R.; Fu, Y. Synthesis 2018, 50, 2908. DOI: 10.1055/s-0036-1592000 (c) Wang, G.-Z.; Shang, E.; Fu, Y. Org. Lett. 2018, 20, 888. DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00023 (d) Kurandina, D.; Rivas, M.; Radzhabov, M.; Gevorgyan, V. Org. Lett. 2018, 20, 357. DOI: 10.1021/acs.orglett.7b03591 (e) Abdiaj,I.; Huck, L.; Mateo, J. M.; de la Hoz, A.; Gomez , V.; Díaz‐Ortiz, A.; Alcázar, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 13231. doi:10.1002/anie.201808654
  4. Parasram, M.; Gevorgyan, V.  Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 6227. doi:10.1039/C7CS00226B
  5. Parasram, M.; Chuentragool, P.; Wang, Y.; Shi, Y.; Gevorgyan, V. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 14857. DOI: 10.1021/jacs.7b08459
  6. Ratushnyy, M.; Parasram, M.; Wang, Y.; Gevorgyan, V. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2712. doi:10.1002/anie.201712775
Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 有機合成化学協会誌2023年4月号:ビニルボロン酸・動的キラル高…
  2. とある化学者の海外研究生活:スイス留学編
  3. 一般人と化学者で意味が通じなくなる言葉
  4. アロタケタールの全合成
  5. 【書籍】りょうしりきがく for babies
  6. 向かう所敵なし?オレフィンメタセシス
  7. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑫: XP-P…
  8. 高分子を”見る” その2

注目情報

ピックアップ記事

  1. 入門 レアアースの化学 
  2. マテリアルズ・インフォマティクスにおけるデータの前処理-データ整理・把握や化学構造のSMILES変換のやり方を解説-
  3. 田辺製薬、エイズ関連治療薬「バリキサ錠450mg」を発売
  4. 北大触媒化研、水素製造コスト2―3割安く
  5. 文化勲章・受章化学者一覧
  6. ガンマ線によるpHイメージングに成功 -スピンを用いて化学状態を非侵襲で観測-
  7. ナトリウムトリス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロポキシ)ボロヒドリド:Sodium Tris(1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropoxy)borohydride
  8. 【2026年1月開催】 【第二期 マツモトファインケミカル技術セミナー開催】 題目:機金属化合物「オルガチックス」のチタンカップリング剤としての利用 
  9. 第162回―「天然物の合成から作用機序の解明まで」Karl Gademann教授
  10. as well asの使い方

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年11月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

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