[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

リンだ!リンだ!ホスフィン触媒を用いたメチルアミノ化だ!

[スポンサーリンク]

有機リン触媒とアリールボロン酸を用いたニトロメタンの還元的C–Nカップリング反応が報告された本手法により様々な芳香族化合物のメチルアミノ化が容易となった。

ニトロメタンのN-官能基化反応

安価に入手可能なニトロメタンは有機合成化学において、強力な電子求引基を有することから炭素求核剤として頻用されてきた。還元的条件下、ニトロメタンをメチルアミノ化剤として利用できれば、爆発性がある気体メチルアミンの代替となり有用性が高い。しかし、その手法にはニトロメタンのNef反応の併発や、ニトロ基の還元により生じるニトロソ中間体がオキシムへ互変異性するといった課題があり、報告例は少ない。
そのような中で、2018年にNiggemannらは、ニトロメタンとB2pin2を用いたベンジル亜鉛ブロミドメチルアミノ化を初めて報告した(図1A)[1]。本反応ではニトロソ中間体よりも安定なナイトレノイド中間体を経由することで、ニトロソ中間体の互変異性が抑制された。翌年、Suárez-PantigaとSanszらはジオキソモリブデン触媒とPPh3存在下、ニトロメタンを用いたフェニルボロン酸のメチルアミノ化を報告した(図1B)[2]。本触媒系では互変異性よりもはやくニトロソ中間体を還元できる。
一方、2018年本論文の著者であるマサチューセッツ工科大学のRadosevichらは、独自のホスフェタン触媒1を用いたニトロアレーンとアリールボロン酸のC–Nカップリング反応を報告した(図1C)。この反応は、ホスフェタン1とニトロアレーンの[3+1]キレトロピー反応を経由して進行する(図1D)[4]。構造的歪みからホスフェタン1は電子受容性および電子供与性に優れ、本キレトロピー反応が容易に進行する。本著者らは、ニトロアレーンよりも大きなフロンティア分子軌道(FMO)間のエネルギー差(⊿⊿E = 1.0 eV)をもつニトロメタンに対しても本触媒が有効であると考えた。今回彼らは、実際に同触媒1をニトロメタンとアリールボロン酸との反応に適用し、C–Nカップリングが進行することを見いだした(図1E)。

図1. (A) Niggemannらの反応 (B) Suárez-Pantigaらの反応 (C) ホスフェタン触媒1によるニトロアレーンのC–Nカップリング反応 (D) ホスフェタン触媒1の反応性 (E) 今回の反応

 

P(III)/P(V)-Catalyzed Methylamination of Arylboronic Acids and Esters: Reductive C−N Coupling with Nitromethane as a Methylamine Surrogate

Li, G.; Qin, Z.; Radosevich, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 16205–16210.

DOI: 10.1021/jacs.0c08035

論文著者の紹介

研究者:Alexander T. Radosevich
研究者の経歴:
2002 B.S., University of Notre Dame, USA (Prof. Olaf G. Wiest)
2002–2007 Ph.D, The University of California, Berkeley, USA (Prof. F. Dean Toste)
2007–2010 Postdoc, Massachusetts Institute of Technology, USA (Prof. Daniel G. Nocera)
2011–2016 Assistant Professor, The Pennsylvania State University, USA
2016– Associate Professor, Massachusetts Institute of Technology, USA
研究内容:リンを中心としたp-ブロック元素の触媒開発とそれらを利用した有機合成方法論の確立

論文の概要

 本反応は、CPME溶媒中ホスフェタン触媒1と還元剤としてフェニルシラン存在下、ニトロメタン(2)と種々のアリールボロン酸3を反応させることで、メチルアミノ化体4を与える。本反応の官能基許容性は高く、ハロゲン(4a)やエステル(4b)、アミノ基をもつアリールボロン酸(4c)も適用可能である(図2A)。ヘテロアレーンをメチルアミノ化する場合には、ボロン酸3の代わりにアリールボロン酸エステル3’を用いるとメチルアミノ化体4’が良好な収率で得られる(4a’, 4b’)。この理由はボロン酸3を用いる際に競合するプロトン化脱ホウ素化が抑制されたためである。また、ボロン酸エステル3’は通常のアリール基のメチルアミノ化にも利用できる(4c’, 4d’)。
次に著者らは、FMO間のエネルギー差に起因するニトロメタンとニトロアレーンの反応性の違いに着目し、ニトロメタンとニトロアレーン5、ボロン酸6とボロン酸エステル7のワンポットでのカップリング反応を試みた。その結果、2とは反応性の低い7が、5とは反応性の高い6がそれぞれ反応し、メチルアニリン8とジアリールアミン9が良好な収率で得られ、他の1011は低収率であった(図2B)。この反応性の差異は、2とニトロアリールボロン酸エステル誘導体12、およびボロン酸13の三成分連結反応にも利用でき、ジアミノベンゼン14が高収率で得られた(図2C)。

図2. (A) 最適条件および基質適用範囲 (B) 本触媒を用いたワンポット反応 (C) 三成分連結反応

以上、ホスフェタン触媒を用いたニトロメタンのC–Nカップリング反応が開発された。今後は、本触媒とニトロアルカンを用いた複雑な含窒素化合物合成への応用が期待される。

参考文献

  1. Rauser, M.; Ascheberg, C.; Niggemann, M. Direct Reductive N-Functionalization of Aliphatic Nitro Compounds. Chem. Eur. J. 2018, 24, 3970–3974. DOI: 10.1002/chem.201705986
  2. Suárez-Pantiga, S.; Hernández-Ruiz, R.; Virumbrales, C.; Pedrosa, M. R.; Sanz, R. Reductive Molybdenum-Catalyzed Direct Amination of Boronic Acids with Nitro Compounds. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 2129–2133. DOI: 10.1002/anie.201812806
  3. Nykaza, T. V.; Cooper, J. C.; Li, G.; Mahieu, N.; Ramirez, A.; Luzung, M. R.; Radosevich, A. T. Intermolecular Reductive C−N Cross Coupling of Nitroarenes and Boronic Acids by PIII/PV=O Catalysis. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15200−15205. DOI: 10.1021/jacs.8b10769
  4. Nykaza, T. V.; Harrison, T. S.; Ghosh, A.; Putnik, R. A.; Radosevich, A. T. A Biphilic Phosphetane Catalyzes N–N Bond-Forming Cadogan Heterocyclization via PIII/ PV=O Redox Cycling. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6839–6842. DOI: 10.1021/jacs.7b03260
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. 糸状菌から新たなフラボノイド生合成システムを発見
  2. だんだん柔らかくなるCOF!柔軟性の違いによる特性変化
  3. 第10回慶應有機化学若手シンポジウム
  4. 論文がリジェクトされる10の理由
  5. 複雑分子を生み出す脱水素型ディールス・アルダー反応
  6. 第三回ケムステVシンポ「若手化学者、海外経験を語る」開催報告
  7. 蒲郡市生命の海科学館で化学しようよ
  8. オンライン座談会『ケムステスタッフで語ろうぜ』開幕!

注目情報

ピックアップ記事

  1. ミッドランド還元 Midland Reduction
  2. 甲種危険物取扱者・合格体験記~カルダモン編
  3. ユニバーサル・フェーズセパレーター発売
  4. 有機合成化学協会誌2021年2月号:デオキシプロピオナート構造・遠隔不斉誘導反応・還元的化学変換・海洋シアノバクテリア・光学活性キニーネ
  5. 「超分子」でナノホース合成 人工毛細血管に道
  6. ウィリアム・キャンベル William C. Campbell
  7. BulkyなNHCでNovelなButadiyne (BNNB) アナログの反応
  8. アメリカ企業研究員の生活①:1日の仕事の流れ
  9. ヨアヒム・フランク Joachim Frank
  10. メビウス芳香族性 Mobius aromacity

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2020年11月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

MDSのはなし 骨髄異形成症候群とそのお薬の開発状況 その1

Tshozoです。今回はかなり限定した疾患とそれに対するお薬の開発の中身をまとめておこうと思いま…

第42回メディシナルケミストリーシンポジウム

テーマAI×創薬 無限能可能性!? ノーベル賞研究が拓く創薬の未来を探る…

山口 潤一郎 Junichiro Yamaguchi

山口潤一郎(やまぐちじゅんいちろう、1979年1月4日–)は日本の有機化学者である。早稲田大学教授 …

ナノグラフェンの高速水素化に成功!メカノケミカル法を用いた芳香環の水素化

第660回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院理学研究科(有機化学研究室)博士後期課程3年の…

第32回光学活性化合物シンポジウム

第32回光学活性化合物シンポジウムのご案内光学活性化合物の合成および機能創出に関する研究で顕著な…

位置・立体選択的に糖を重水素化するフロー合成法を確立 ― Ru/C触媒カートリッジで150時間以上の連続運転を実証 ―

第 659回のスポットライトリサーチは、岐阜薬科大学大学院 アドバンストケミストリー…

【JAICI Science Dictionary Pro (JSD Pro)】CAS SciFinder®と一緒に活用したいサイエンス辞書サービス

ケムステ読者の皆様には、CAS が提供する科学情報検索ツール CAS SciFind…

有機合成化学協会誌2025年5月号:特集号 有機合成化学の力量を活かした構造有機化学のフロンティア

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年5月号がオンラインで公開されています!…

ジョセップ・コルネラ Josep Cornella

ジョセップ・コルネラ(Josep Cornella、1985年2月2日–)はスペイン出身の有機・無機…

電気化学と数理モデルを活用して、複雑な酵素反応の解析に成功

第658回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 農学研究科(生体機能化学研究室)修士2年の市川…

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