[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

アレノフィルを用いるアレーンオキシドとオキセピンの合成

[スポンサーリンク]

脱芳香族化を伴う直接的な酸化により芳香族化合物からアレーンオキシドとオキセピンを合成する手法が開発された。温和な条件で進行し、不安定なアレーンオキシドが得られる。

アレーンの酸化反応

哺乳類や真菌の生体内において、芳香族化合物は酸化酵素によりアレーンオキシドへと代謝される(図1A)[1]。アレーンオキシドはオキセピンと原子価互変異性の関係にある。また、1,2-ヒドリド転位により容易にフェノールへ変換される(NIHシフト)。アレーンオキシドと種々の求核剤との反応で生成するtrans-ジヒドロジオール誘導体は、一次、二次代謝産物の生合成や薬物代謝に関わる前駆体である。特異な化学的性質のみならず、その生物学的な重要性から、アレーンオキシドの化学合成はこれまで数々の試みがなされてきた。
しかし、アレーンオキシドの合成法は限られている(図1B)。代表的な合成法は、Birch還元または細菌の酸化酵素を用いたジヒドロキシル化によって脱芳香族化し、その後数工程の変換によってアレーンオキシドへと導く手法である[2]。一方、オキセピンの合成法も少なく、フタルアルデヒドの増炭反応または7-オキサベンゾノルボルナジエンの光異性化による合成が報告されている[3,4]。しかし、アレーンの直接エポキシ化によるアレーンオキシドおよびオキセピンの合成は未だ発展途上である。
本論文著者であるイリノイ大学のSarlah助教授らは、2016年にアレノフィルを用いたアレーンの脱芳香族化反応を報告した(図1C)[5,6]
可視光照射下、MTADとアレーンとの[4+2]付加環化反応が進行する。得られた脱芳香族化体は、オスミウム酸化やジイミド還元、Pd触媒を用いた1,4-カルボアミノ化を経て種々の脂環式化合物へ誘導が可能である。今回、著者らは同様の脱芳香族化反応とMn触媒によるエポキシ化反応を用いて、アレーンオキシドおよび3-ベンゾキセピンの合成に成功した(図1D)。本反応はヘテロアレーンにおいても反応が進行する。

図1. (A) 代謝におけるアレーン酸化 (B) アレーンオキシド・オキセピンの合成 (C) 著者の先行研究 (D) 今回の反応

Chemical Equivalent of Arene Monooxygenases: Dearomative Synthesis of Arene Oxides and Oxepines

Siddiqi, Z.; Wertjes, W. C.; Sarlah, D. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10125–10131.

DOI: 10.1021/jacs.0c02724

論文著者の紹介


研究者:David Sarlah
研究者の経歴:
–2006 BSc, University of Ljubljana, Slovenia (Prof. Roman Jerala)
2006–2011 Ph.D, The Scripps Research Institute, USA (Prof. K. C. Nicolaou)
2011–2014 Postdoc, ETH, Switzerland (Prof. Erick M. Carreira)
2014– Assistant Professor at University of Illinois, Urbana-Champaign, USA
研究内容:天然物合成、ケミカルバイオロジー、脱芳香族化反応の開発

論文の概要

本反応は次の機構で進行する(図2A)。アレーン1としてベンゼン誘導体を用いた場合、MTAD(2)存在下、可視光照射により[4+2]付加環化反応が進行する。続いて、Mn(ClO4)2および1,10-フェナントロリン、過酢酸を作用させ、エポキシド3が得られる。3に水酸化カリウムを作用させ、ウラゾール部位を加水分解することで環状セミカルバジド中間体4に導き、Ni2O3によるセミカルバジドの脱離を経てアレーンオキシド5を与える。本反応は、ベンゼン(5a)やtert-ブチルベンゼン(5b)に適用可能であった。また、電子不足なベンゼン誘導体の付加環化反応は進行しないが、オルトエステル(5c)から所望の生成物に導くことができた。
また、1に多環式アレーンを用いた場合、同様の三工程の変換により3-ベンゾキセピン6を与える。ただし、エポキシ化の配位子にはピコリン酸を用いる必要があった。また、6は酸素に安定であるため、セミカルバジドの脱離において酸素を酸化剤として利用することができた。本反応は、無置換または電子求引基を有するナフタレン(6a,6b)に適用可能であった。また、フェナントレン(6c)は両端の芳香環が酸化される一方、フェニルナフタレン(6d)はナフタレン環が選択的に酸化された。ヘテロアレーン(6e)に対しても反応が進行した。なお、56は誘導化が可能である(図2B)。

図2. (A) アレーンオキシド・オキセピンの合成 (B) 誘導化

以上、アレーンオキシドとオキセピンの新規合成法が開発された。本手法は、合成中間体の有用な構築法としての利用が期待される。

 

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. 低い電位で多電子移動を引き起こす「ドミノレドックス反応」とは!?…
  2. 化学結合の常識が変わる可能性!形成や切断よりも「回転」プロセスが…
  3. 非対称化合成戦略:レセルピン合成
  4. 音声入力でケムステ記事を書いてみた
  5. トップ研究論文を使って学ぶ!非ネイティブ研究者のための科学英語自…
  6. 分子研 大学院説明会・体験入学説明会 参加登録受付中!
  7. BulkyなNHCでNovelなButadiyne (BNNB)…
  8. オゾンと光だけでアジピン酸をつくる

注目情報

ピックアップ記事

  1. 鉄とヒ素から広がる夢の世界
  2. 卒論・修論にむけて〜わかりやすく伝わる文章を書こう!〜
  3. 第七回ケムステVプレミアレクチャー「触媒との『掛け算』で研究者を育て、組織を面白く、強くする」
  4. 文献検索サイトをもっと便利に:X-MOLをレビュー
  5. 史 不斉エポキシ化 Shi Asymmetric Epoxidation
  6. フィルム製造プロセスのスキルアップ【終了】
  7. ライアン・シェンビ Ryan A. Shenvi
  8. 第68回―「医療応用を志向したスマート高分子材料の開発」Cameron Alexander教授
  9. 第40回「分子エレクトロニクスの新たなプラットフォームを目指して」Paul Low教授
  10. ウィリアム L ジョーゲンセン William L. Jorgensen

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2020年8月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

注目情報

最新記事

水分はどこにあるのか【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…

「MI×データ科学」コース 〜LLM・自動実験・計算・画像とベイズ最適化ハンズオン〜

1 開講期間2026年5月26日(火)、29日(金) 計2日間2 コースのねらい、特色近…

材料の数理モデリング – マルチスケール材料シミュレーション –

材料の数理モデリング概要材料科学分野におけるシミュレーションを「マルチスケール」で理解するた…

第59回天然物化学談話会@宮崎(7/8~10)

ごあいさつ天然物化学談話会は、全国の天然物化学および有機合成化学を研究する大学生…

トッド・ハイスター Todd K. Hyster

トッド・カート・ハイスター(Todd Kurt Hyster、1985年10月10日–)はアメリカ出…

“最難関アリル化”を劇的に加速する固定化触媒の開発

第 703回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院 理工学府 博士課程前期で…

「ニューモダリティと有機合成化学」 第5回公開講演会

従来の低分子、抗体だけでなく、核酸、ペプチド、あるいはその複合体(例えばADC(抗体薬物複合体))、…

溶融する半導体配位高分子の開発に成功!~MOFの成形加工性の向上に期待~

第702回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理学部(田中研究室)にて助教をされていた秋吉亮平 …

ミン・ユー・ガイ Ming-Yu Ngai

魏明宇(Ming-Yu Ngai、1981年X月XX日–)は米国の有機化学者である。米国パデュー大学…

第55回複素環化学討論会

複素環化学討論会は、「複素環の合成、反応、構造および物性」をテーマとして、化学・薬学・農芸化学など幅…

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