[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

アニリン版クメン法

[スポンサーリンク]

アルキルアレーンまたはベンジルアルコールからC–C結合切断を経てアニリンを合成する手法が開発された。基質適用範囲が広く、様々なアニリン合成に応用されることが期待される。

アニリンの合成法

アニリンは医薬品や農薬などの様々な物質の合成に用いられる、最も普遍的で重要な化合物の一つである。アニリンの古典的な合成法として、芳香族ニトロ化に続く還元がよく知られているが、強酸、高温と過酷な条件が必要なうえに位置選択性の問題がある[1A]。近年では、アニリンを直接的に合成する手法が開発されている。例えば、ハロゲン化アリールとアンモニアからアニリンを合成する手法が報告されているが、ハロゲン化アリールの調製が必要となることや、強塩基を用いるため基質が限られる[1B](1)。また電気化学的手法[1C](2)や光触媒[1D](3)を用いた、芳香族C–H結合をC–N結合へ直接変換する方法も近年発展してきているが、オルトーパラ選択性、メタ選択的アミノ化や電子不足な基質のアミノ化が困難などの問題は未だに解決されていない。

 今回北京大学のJiao教授らは、クメン法に使われるクメンなどのアルキルアリールまたはベンジルアルコールを基質として、アジ化ナトリウムと必要に応じて酸化剤を作用させることでアニリン合成に成功した[1E]。電子不足な基質にも適用でき、C–C結合の切断を経ることで位置選択的なアミノ化ができる。

図1. (A)古典的アニリン合成 (B)アリールハライドのアミノ化 (C)電気化学的C–Hアミノ化 (D)光触媒を用いたC–Hアミノ化 (E)本反応

 

“From alkylarenes to anilines via site-directed carbon–carbon amination”

Liu, J.; Qiu, X.; Huang, X.; Luo, X.; Zhang, C.; Wei, J.; Pan, J.; Liang, Y.; Zhu, Y.; Qin, Q.; Song, S.; Jiao, N. Nat. Chem.2018.

DOI: 10.1038/s41557-018-0156-y

論文著者の紹介

研究者:Ning Jiao(焦宁)

研究者の経歴:
1995-1999 B.S., Organic Chemistry, Shandong University
1999-2004 Ph.D., Shanghai Institute of Organic Chemistry,
Chinese Academy of Sciences [Prof. Shengming Ma] 2004-2006 Post-doc, Max Planck Institute für Kohlenforschung (MPI) [Prof. Manfred T. Reetz] 2007-           Associate Professor, Professor, Peking University

研究内容:好気性酸化・ニトロ化・ハロゲン化反応の開発

論文の概要

本反応では、基質がアルキルアリールの場合、TFA溶媒中空気存在下、2.5当量のアジ化ナトリウムおよび酸化剤として1.5当量のDDQ40 °C4時間作用させることでアニリン誘導体が得られる[2A]

基質がベンジル二級アルコールの場合、n-ヘキサン溶媒中TFAを添加することで、同様な条件で酸化剤を用いなくても反応が進行する。基質として、様々なオルト、メタ、パラ置換のイソプロピルベンゼン誘導体、ベンジル二級アルコールが適用できる。カルボン酸、電子求引基などの官能基を有する場合は基質としてベンジルアルコールを用いることで反応が進む。エチルベンゼン、クメンなどが基質の場合、DDQの代わりに酸素を酸化剤として用いても中程度の収率で目的物が得られる[2B]。興味深いことに、エチルベンゼン、クメン、シクロヘキシルベンゼンからなるアルキルアリール混合物を基質に用いた場合も本反応条件で同一のアニリンを中程度の収率で得ることができる[2C]

 種々の実験より、反応性は、三級炭素>二級炭素>一級炭素の順で大きく、アルキル基が二つ存在する場合は反応性が高い方のみがアミノ化されることが判明した。また、系中に水素化ホウ素ナトリウムが存在する条件では、二級アルキルアミンが得られたことから、プロトン化されたイミン中間体を経由する次のような反応機構が提唱されている[2D]

まず、アルキルアレーン[I]の酸化ないしベンジル二級アルコール[II]の脱水によりカルボカチオン[III]が生じ、即座にアジ化ナトリウムに求核攻撃を受けてベンジルアジド中間体[IV]を生成する。続く酸によるアジドのプロトン化物[V]が生成、アジドの転位[VI]を経て、最後に加水分解によりアニリン[VII]を生成する。

図2. (A)基質適用範囲 (B)酸化剤として酸素を用いた反応 (C)アルキルアリール混合物からのアニリン合成 (D)推定反応機構

以上、アルキルアリールまたはベンジルアルコールからC–C結合切断を経てアミノ化する反応を紹介した。混合物を原料として、また酸素を酸化剤として利用可能なこの反応はクメン法のようなアニリンの工業的応用が期待される。

参考文献

  1. Klinkenberg, J. L.; Hartwig, J. F. Angew. Chem,. Int. Ed.2011, 50, 86. DOI:10.1002/anie.201002354
  2. Morofuji, T.; Shimizu, A.; Yoshida, J. J. Am. Chem. Soc.2013, 135, 5000. DOI: 10.1021/ja402083e
  3. Zheng, Y.-W.; Chen, B.; Ye, P.; Feng, K.; Wang, W.; Meng, Q.-Y.; Wu, L.-Z.: Tung, C.-H. J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 10080. DOI: 10.1021/jacs.6b05498

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. 乙卯研究所 研究員募集 2023年度【第二弾】
  2. 「重曹でお掃除」の化学(その2)
  3. Reaxys Ph.D Prize 2014受賞者決定!
  4. gem-ジフルオロアルケンの新奇合成法
  5. 炭素置換Alアニオンの合成と性質の解明
  6. 文献管理ソフトを徹底比較!
  7. 新たなクリックケミストリーを拓く”SuFEx反応&#…
  8. チェーンウォーキングを活用し、ホウ素2つを離れた位置へ導入する!…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 材料開発を効率化する、マテリアルズ・インフォマティクス人材活用のポイントと進め方
  2. 高温焼成&乾燥プロセスの課題を解決! マイクロ波がもたらす脱炭素化と品質向上
  3. 留学せずに英語をマスターできるかやってみた(1年目)
  4. 還元的脱硫反応 Reductive Desulfurization
  5. 千葉県産の天然資源「ヨウ素」が世界の子どもたちを救う
  6. 第十二回ケムステVシンポ「水・有機材料・無機材料の最先端相転移現象 」
  7. 化学物質恐怖症への処方箋
  8. アロイ・フュルスナー Alois Furstner
  9. マーティン・バーク Martin D. Burke
  10. ヴィクター・アンブロス Victor Ambros

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2019年1月
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

最新記事

【12月開催】第十四回 マツモトファインケミカル技術セミナー   有機金属化合物 オルガチックスの性状、反応性とその用途

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合物を“オルガチッ…

保護基の使用を最小限に抑えたペプチド伸長反応の開発

第584回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 薬学系研究科 有機合成化学教室(金井研究室)の…

【ナード研究所】新卒採用情報(2025年卒)

NARDでの業務は、「研究すること」。入社から、30代・40代・50代……

書類選考は3分で決まる!面接に進める人、進めない人

人事担当者は面接に進む人、進まない人をどう判断しているのか?転職活動中の方から、…

期待度⭘!サンドイッチ化合物の新顔「シクロセン」

π共役系配位子と金属が交互に配位しながら環を形成したサンドイッチ化合物の合成が達成された。嵩高い置換…

塩基が肝!シクロヘキセンのcis-1,3-カルボホウ素化反応

ニッケル触媒を用いたシクロヘキセンの位置および立体選択的なカルボホウ素化反応が開発された。用いる塩基…

中国へ行ってきました 西安・上海・北京編①

2015年(もう8年前ですね)、中国に講演旅行に行った際に記事を書きました(実は途中で断念し最後まで…

アゾ重合開始剤の特徴と選び方

ラジカル重合はビニルモノマーなどの重合に用いられる方法で、開始反応、成長反応、停止反応を素反応とする…

先端事例から深掘りする、マテリアルズ・インフォマティクスと計算科学の融合

開催日:2023/12/20 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

最新の電子顕微鏡法によりポリエチレン分子鎖の向きを可視化することに成功

第583回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 陣内研究室の狩野見 …

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