[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

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

[スポンサーリンク]

ニッケル触媒による芳香族アミンとボロン酸エステルとの鈴木―宮浦型カップリングが開発された。2価のニッケル種の還元と触媒サイクルの促進という2つの役割をマグネシウムが担っている。

アリールC-N結合切断を伴うカップリング

 芳香族アミン(N,Nジアルキルアリールアミン)は医薬品および天然に広く存在する骨格であり、その構築法はUllmann縮合Buchwald–Hartwigクロスカップリングを始めとして、これまで盛んに研究されている。一方で、熱力学的および速度論的安定性をもつ不活性なアリールC–N結合の活性化は一般的に困難であり、遷移金属触媒によるカップリングの報告例は少ない。先駆的な例として、1988年にWenkertらがニッケル触媒条件下、アリールトリメチルアンモニウム塩とGrignard試薬とのカップリング反応を報告している(1A)[1]。これを皮切りに、有機金属反応剤を用いた遷移金属触媒によるC–N結合活性化が注目されるようになった。2003年にはMacMillanらが、芳香族ボロン酸とアリールアンモニウム塩を用いた鈴木―宮浦型カップリングを開発した(1B)[2]。しかしアンモニウム塩を求電子剤として用いるこれらの手法は、ジメチルアリールアミンを活性なアンモニウム塩へ変換する工程が必要となる。2007年に垣内らはルテニウム触媒存在下、o位に配向基をもつアニリン誘導体と芳香族ボロン酸エステルとの鈴木―宮浦型カップリングの開発に成功した(1C)[3]。事前の求電子剤活性化を必要とせず、様々な芳香族アミンを用いることができるが、配向基が残存してしまうという課題が残る。

 今回、Shi教授らはニッケル触媒存在下、マグネシウムを添加することで、N,Nジメチルアリールアミンを求電子剤とした直接的な鈴木―宮浦型カップリングに初めて成功したので紹介する(1D)

図1.アリールC-N結合の還元的カップリング

 

Ni-Catalyzed Cross-Coupling of Dimethyl Aryl Amines with Arylboronic Esters under Reductive Conditions

Cao, Z. C.; Xie, S. J.; Fang, H.; Shi, Z. J. J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 13575-13579.

DOI: 10.1021/jacs.8b08779

論文著者の紹介

研究者:Zhang-Jie Shi

研究者の経歴:
1992-1996 BSc, Department of Chemistry, East China Normal University
1996-2001 PhD, Shanghai Institute of Organic Chemistry, CAS (Prof. Shengming Ma)
2001-2002 Postdoc Fellow, Harvard University (Prof. Gregory L Verdine)
2002-2004 Research Associate, The University of Chicago (Prof Chuan He)
2004-2008 Associate Professor, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University
2008-2017 Professor, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University
2017- Professor, Department of Chemistry, Fudan University

研究内容:遷移金属触媒を用いた反応開発

論文の概要

 本反応はNi/IMesMe触媒存在下、添加剤としてMgを用い、N,Nジメチルアリールアミン1とアリールボロン酸ネオペンチルグリコール2とのカップリング反応によりビアリール体3を高収率で与える。1に種々のアルキル置換基やエーテル、ケタールなどの官能基、さらにはアルキルボロン酸エステルが内在していても反応は進行する(2A)。また2はアルキル基だけでなくアリール基、シリル基の共存も可能である。

 EPR解析およびDFT計算の結果から、系中で(IMesMe)2Ni(I)Brが生成していることが確認され、Ni(I)/Ni(III)の触媒サイクルが示唆された。そこで著者らはマグネシウムの効果を調査するために対照実験を行った(2B)。もし本反応においてマグネシウムが還元剤としての役割のみをもつならば、(IMesMe)2Ni(I)Brを触媒として直接添加しても同様の結果が得られるはずである。しかし予想に反し、Mg非存在下では3の収率が大幅に低下したが、Mgが添加されている場合、最適条件と同等の収率で3を与えた。つまりMgは還元剤としての働きに加え、本反応を促進する役割も担っていることが示唆される。本反応機構は次のように提唱されている(2C)。まず、Mgにより、Ni(II)Ni(I)へ還元され活性種が生成する。続いて、配位子交換によりが得られた後、酸化的付加によって3価のニッケル種が生成する。2とのトランスメタル化を経て、が還元的脱離を起こすことで3を与え、また活性種が再生し触媒サイクルが完結する。

図2. (A)基質適用範囲、(B)対照実験、(C)推定反応機構

 

以上、N,Nジメチルアリールアミンを求電子剤とした直接的鈴木―宮浦型カップリングが開発された。詳細な機構は不明であるが、芳香族アミンをそのままカップリング剤として用いることができるようになったことは興味深い。

参考文献

  1. Wenkert, A.-L. Han and C.-J. Jenny, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1988, 0, 975. DOI: 10.1039/C39880000975
  2. Blakey, S. B.; MacMillan, D. W. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 6046. DOI: 10.1021/ja034908b
  3. [a]Ueno, S.; Chatani, N.; Kakiuchi, F. J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 6098. DOI: 10.1021/ja0713431[b] Koreeda, T.; Kochi, T.; Kakiuchi, F. J. Am. Chem. Soc.2009,131, 7238. DOI: 10.1021/ja902829p
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. 公募開始!2020 CAS Future Leaders プログ…
  2. アルミニウム工業の黎明期の話 -Héroultと水力発電-
  3. 2016年ケムステ人気記事ランキング
  4. 化学者のためのエレクトロニクス講座~代表的な半導体素子編
  5. 「炭素ナノリング」の大量合成と有機デバイス素子の作製に成功!
  6. 鉄触媒を使い分けて二重結合の位置を自由に動かそう
  7. 立春の卵
  8. 分子1つがレバースイッチとして働いた!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 美しい化学構造式を書きたい方に
  2. アルケニルアミドに2つアリールを入れる
  3. ワッカー酸化 Wacker oxidation
  4. 米ファイザーの第2・四半期は特別利益で純利益が増加、売上高は+1%
  5. ソーレー帯 (Soret band) & Q帯 (Q band)
  6. 効率的に新薬を生み出すLate-Stage誘導体化反応の開発
  7. 多成分反応で交互ポリペプチドを合成
  8. OMCOS19に参加しよう!
  9. クロスカップリングはどうやって進行しているのか?
  10. 元素も分析する電子顕微鏡

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年12月
« 11月   1月 »
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

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