[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

光誘導アシルラジカルのミニシ型ヒドロキシアルキル化反応

[スポンサーリンク]

可視光照射条件下でのアジン類のミニシ型ヒドロキシアルキル化反応が開発された。官能基許容性が高いため、医薬品や天然物の合成への応用が期待される。

ミニシ反応の進展

N–ヘテロ環化合物は天然物や医薬品に頻出する重要骨格である[1]。そのため、これらの直接官能基化反応は盛んに研究されている。例えばN–ヘテロ芳香族化合物のC–H官能基化反応として1971年に報告されたミニシ反応が知られる(図1A)[2]。触媒に硝酸銀を、共酸化剤として過硫酸塩を用いることで、脱炭酸を伴いカルボン酸からアルキルラジカル、a-ケト酸からはアシルラジカルが生じる。この求核性の炭素ラジカルがプロトン化された求電子性N-ヘテロ環化合物(主にアジン類)へ付加し、芳香族置換反応が進行する。
近年ではより穏和な条件で炭素ラジカルを生成させる、ミニシ型反応が報告されている。2010年、Baranらはラジカル前駆体としてアリールボロン酸を用いることで、室温・空気下で進行するミニシ型C–Hアリール化反応を報告した(図1B)[3]。一方でMacMillanらは光触媒存在下、可視光の照射によりオキシアルキルラジカルを生成させ、アジン類のミニシ型α–オキシアルキル化反応を開発している(図1C)[4]。しかし、いずれの条件においてもラジカルの生成や付加反応後の再芳香族化のために酸化剤が必要不可欠であり、基質の制限は避けられなかった。
以前、カタルーニャ化学研究所(ICIQ)のMelchiorreらは、acyl-DHP誘導体1を可視光により励起することでアシルラジカルが生成することを報告した[5]。今回、このラジカル生成法を応用し、アジン類とのミニシ型ヒドロキシアルキル化反応が進行することを見出した。

図1. (A) ミニシ反応、 (B) アリールボロン酸を用いたアリール化反応、(C) 光触媒を用いたオキシアルキル化反応、(D) 本論文の反応

 

“Photochemical C–H Hydroxyalkylation of Quinolines and Isoquinolines
Bieszczad, B.; Perego, L. A.; Melchiorre, P.Angew. Chem., Int. Ed. 2019, Early View.
DOI: 10.1002/anie.201910641

論文著者の紹介


研究者:Paolo Melchiorre 
研究者の経歴:
-1999 BSc, University of Bologna, Italy (Prof. P.G. Cozzi)
1999-2003 Ph.D., University of Bologna, Italy (Prof. P.G. Cozzi)
2006-2007 Postdoc., University of Bologna, Italy (Prof. G. Bartoli)
2007-2009 Assistant Professor, at University of Bologna, Italy
2009- Professor and Group Leader, Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ), Spain
研究内容:光駆動型有機触媒を用いる不斉合成法の開発

論文の概要

本反応は、acyl-DHP誘導体1およびアジン2をアセトニトリル溶媒中TFA存在下、青色LEDを照射することで、ヒドロキシアルキル化体3を与える(図2A)。

2にキノリンを用いた場合には2、4位、イソキノリンを用いた場合には1位にヒドロキシアルキル化が進行する。本反応のacyl-DHP誘導体1には、芳香環の4位にハロゲン(3a)、トリフルオロメチル基(3b)、アミド(3c)をもつ化合物が適用できる(図2B)。また、芳香環のみならずシクロヘキシル基(3d)をもつ1を用いても反応が進行する。アジン2の官能基許容性は高く、酸化剤存在下では適用できない一級アルコール(3e)やアミン(3f)をもつ化合物や、医薬品(3g)にも適用可能である。
本反応は1)1への青色LED照射による1*の生成、続く一電子還元を伴うラジカルカチオンの生成、2)ラジカルカチオンの分解によるアシルラジカル4の生成、3)プロトン化され求電子性が向上したアジン5への付加、4)中間体6のスピン中心移動、5)7の一電子還元、プロトン化による3の生成、という機構で進行すると推定されている(図2C)。

本反応の鍵は、acyl-DHP誘導体1がアシルラジカルの放出後に生じるPyr-H·とPyr-H+による電子シャトル形成、およびアシルラジカルがアジン類に付加した後に起こるスピン中心移動(SCS: Spin Center Shift)である。

図2. (A) 最適条件、(B) 基質適用範囲、(C) 推定反応機構

 

以上、acyl-DHP誘導体の光励起により生じるアシルラジカルを用いた、キノリンおよびイソキノリンのミニシ型ヒドロキシアルキル化反応が開発された。医薬品や天然物の効率的合成および誘導化への本反応の貢献に期待したい。

 参考文献

  1. Vitaku, E.; Smith, D. T.; Njardarson, J. T. Analysis of the Structural Diversity, Substitution Patterns, and Frequency of Nitrogen Heterocycles among U.S. FDA Approved Pharmaceuticals. J. Med. Chem.2014, 57, 10257–10274. DOI: 10.1021/jm501100b
  2. Minisci, F.; Bernardi, R.; Bertini, F.; Galli, R.; Perchinummo, M. Nucleophilic Character of Alkyl Radicals–VI: A New Convenient Selective Alkylation of Heteroaromatic Bases. Tetrahedron 1971, 27, 3575–3579. DOI: 1016/S0040-4020(01)97768-3
  3. Seiple, L. B.; Su, S.; Rodriguez, R. O.; Gianatassio, R.; Fujiwara, Y.; Sobel, A. L.; P. S. Direct C–H Arylation of Electron-Deficient Heterocycles with Arylboronic Acids.J. Am. Chem. Soc.2010, 132, 13194–13196.DOI:10.1021/ja1066459
  4. Jin, J.; MacMillan, D. W. C. Direct a-Arylation of Ethers through the Combination of Photoredox-Mediated C–H Functionalization and the Minisci Reaction. Angew. Chem., Int. Ed.2015,54, 1565–1569. DOI: 10.1002/anie.201410432
  5. Goti, G.; Bieszczad, B.; Vega-Peñaloza, A.; Melchiorre, P. Stereocontrolled Synthesis of 1,4-Dicarbonyl Compounds by Photochemical Organocatalytic Acyl Radical Addition to Enals. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 1213–1217. DOI: 10.1002/anie.201810798

ミニシ

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. 第98回日本化学会春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Pa…
  2. Christoper Uyeda教授の講演を聴講してみた
  3. 研究者のためのCG作成術④(レンダリング編)
  4. 力を加えると変色するプラスチック
  5. 化学者のためのエレクトロニクス講座~次世代の通信技術編~
  6. 近況報告PartIV
  7. 光触媒反応用途の青色LED光源を比較してみた【2020/8/11…
  8. アンモニアがふたたび世界を変える ~第2次世界大戦中のとある出来…

注目情報

ピックアップ記事

  1. ビシナルジハライドテルペノイドの高効率全合成
  2. エーザイ、アルツハイマー治療薬でスウェーデン企業と提携
  3. 甲種危険物取扱者・合格体験記~cosine編
  4. 「日産化学」ってどんな会社?
  5. ボロン酸エステルをモノ・ジフルオロメチル基に変える
  6. Communications Chemistry創刊!:ネイチャー・リサーチ提供の新しい化学ジャーナル
  7. デミス・ハサビス Demis Hassabis
  8. 星本 陽一 Yoichi Hoshimoto
  9. 有機合成化学協会誌2022年4月号:硫黄置換基・デヒドロアミノ酸・立体発散的スキップジエン合成法・C-H活性化・sp3原子含有ベンゾアザ/オキササイクル
  10. 金大発『新薬』世界デビュー

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2019年11月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

注目情報

最新記事

濃硫酸の1000倍強い超酸の中でも蛍光を保ち続ける”超酸耐性BODIPY”

第705回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院総合化学院(反応有機化学研究室)博士後期課程2…

安田修祥・裕美子 若手化学者留学支援事業

大学院生時代の経験として、海外留学は本当に素晴らしいものです。かくいう私も、1か…

有機合成化学協会誌2026年5月号:特集号 有機合成化学の力で切り拓く次世代モダリティの地平

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年5月号がオンラインで公開されています。…

チームディレクター募集(理化学研究所研究室主宰者、無期雇用職)

募集研究室理化学研究所 環境資源科学研究センター募集の概要国立研究開発法人理化学研究所で…

<製品サンプル進呈>細胞増殖/毒性測定 はじめてを応援キャンペーン【同仁化学研究所】

Cell Counting Kit-8(CCK-8)は同仁化学研究所で開発され、世界中で細胞増殖や細…

ポンコツ博士の国内奮闘録 ~博士、教員として過ごしてはや2年~

本稿は,少子化の影響が著しい地方私立大で学位を取得したとあるしがない博士(薬学)が、厳しい世の中を生…

2026年、過去最大規模の「有機溶媒危機」が始まった?

2026 年 2 月 28 日、アメリカとイスラエルがイランに対し軍事攻撃作戦を…

蒸留操作で水はどう動くのか【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

ペプチドを細胞に入れるには? ― クロロアルケン置換が切り拓く膜透過性の新戦略 ―

第 704 回のスポットライトリサーチは、静岡大学大学院 光医工学研究科 光医工学共…

核酸・ペプチド医薬品CDMO市場について調査結果を発表

この程、TPCマーケティングリサーチ株式会社(本社=大阪市西区、代表取締役社長=松本竜馬)は、核酸・…

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