[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

二量化の壁を超えろ!β-アミノアルコール合成

[スポンサーリンク]

アルデヒドとイミンからβアミノアルコールを合成するアザピナコールカップリングが開発された。ヨウ化アセチルを用いてイミン共存下アルデヒドを化学選択的にαアセトキシラジカルへ変換する。

アザピナコールカップリング

β-アミノアルコールは天然物や医薬品に頻出する重要な骨格であり、不斉補助基や配位子にも汎用される。カルボニル化合物とイミンのアザピナコールカップリングは、直截的にβ-アミノアルコールを合成できる有用な手法である(図1A)。しかし、イミンの還元により生じるα-アミノラジカルの二量化が併発するため、クロスカップリング体を選択的に合成することは挑戦的な課題である[1,2]
一方、本論文著者であるNagibらは、穏和な条件で脂肪族アルデヒドからα-アセトキシラジカルを生成する手法を開発した(図1B)[3]。アルデヒドとヨウ化アセチルからα-アセトキシヨージドを調製し、Mn触媒によるヨウ素引き抜きによって、α-アセトキシラジカルを与える。生成したラジカルがアルキンと反応した後、Mn上のヨウ素を奪うことでZ体のアルケニルヨージドが合成できる。
今回、Nagibらは、このα-アセトキシラジカル生成法をアザピナコールカップリングに応用することで、化学選択的にクロスカップリング体を得ることに成功した(図1B)。Mn触媒によるα-アセトキシヨージドのヨウ素引き抜きにより生成したα-アセトキシラジカルが、イミンと反応することでβ-アミノアルコールを与える。

図1. A) アザピナコールカップリングの課題B) 先行研究と今回の研究

 

Cross-Selective Aza-Pinacol Coupling via Atom Transfer Catalysis
Rafferty, S. M.; Rutherford, J. E.; Zhang, L.; Wang, L.; Nagib, D. A.  J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 5622–5628. DOI: 10.1021/jacs.1c00886

論文著者の紹介

研究者:David A. Nagib
研究者の経歴:
–2006 B.S., Boston College, USA (Prof. Scott J. Miller)
2006–2011 Ph.D., Princeton University, USA (Prof. David W. C. MacMillan)
2011–2014 NIH Postdoctoral Fellow, University of California, Berkeley, USA (Prof. F. Dean Toste)
2014–2020 Assistant Prof., The Ohio State University, USA
2020– Associate Prof., The Ohio State University, USA
研究内容:ラジカルを利用したC–H官能基化反応の開発

論文の概要

本反応は、アルデヒド1に対してヨウ化アセチルを作用させた後に、Mn2(CO)10触媒、Zn、Cy2NMe存在下、イミン2と反応させることでβ-アミノアルコール3を与える。まず、本反応の基質適用範囲を調査した(図2A)。エステルやニトリル、ハロゲンをもつアルデヒドについてもクロスカップリング体3が得られた(3a3d)。またイミンの基質適用範囲も広く、酸性条件に弱いアセタールやベンゾフラン、還元されやすいベンゾフェノン存在下でも本反応は進行した(3e3g)。
次に、Mn触媒の再生機構を調査した(図2B)。まず、紫外可視分光法を用いてMn触媒のスペクトルを比較した。Mn(CO)5IにZnとCy2NMeを添加した場合にMn2(CO)10由来のピークが回復したことから、触媒再生にはこの両者が必要だと考えられる。また、CV測定ではCy2NMe添加時にMn(CO)5Iの還元ピーク電位が正電位にシフトした。より還元されやすい電荷移動錯体[Mn]–I:NCy2Meの形成がMn触媒の再生を容易にすることが示唆された。その他の機構解明実験は本文を参照されたい。
著者らは次の推定反応機構を提唱した(図2C)。まずアルデヒド1がヨウ化アセチルと反応し、α-アセトキシヨージド4を生成する。続いて、可視光照射によって開裂したMn触媒がヨウ素を引き抜くことで5を与える。α-アセトキシラジカル5がイミン2に攻撃して生じる6は、ZnとCy2NMeによる一電子還元、またはCy2NMeのα-アミノ位C–H結合の水素引き抜きを経て、カップリング体3を与える。ヨウ素化されたMn触媒はCy2NMeと電荷移動錯体を形成し、Znにより還元されて再生する。
以上、ヨウ化アセチルを用いてクロスカップリング体を選択的に合成するアザピナコールカップリングが開発された。α-アセトキシラジカル生成法を応用した新規反応の開発が期待される。

図2. A) 基質適用範囲 B) 紫外可視吸収スペクトルとサイクリックボルタンメトリー (論文より引用) C) 推定反応機構

 

参考文献

  1. Bergmeier, S. C. The Synthesis of Vicinal Amino Alcohols. Tetrahedron 2000, 56, 2561–2576. DOI: 1016/S0040-4020(00)00149-6
  2. Nakajima, M.; Fava, E.; Loescher, S.; Jiang, Z.; Rueping, M. Photoredox-Catalyzed Reductive Coupling of Aldehydes, Ketones, and Imines with Visible Light. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 8828–8832. DOI: 10.1002/anie.201501556
  3. Wang, L.; Lear, J. M.; Rafferty, S. M.; Fosu, S. C.; Nagib, D. A. Ketyl Radical Reactivity via Atom Transfer Catalysis. Science 2018, 362, 225–229. DOI: 1126/science.aau1777

本著者の他のケムステ記事

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. 酸窒化物合成の最前線:低温合成法の開発
  2. MI×データ科学|オンライン|コース
  3. 【化学×AI・機械学習クラウド】実験科学者・エンジニア自身が実践…
  4. ナノクリスタルによるロタキサン~「モファキサン」の合成に成功~
  5. ケムステV年末ライブ2023開催報告! 〜今年の分子 and 人…
  6. 第17回ケムステVシンポ『未来を拓く多彩な色素材料』を開催します…
  7. “へぇー、こんなシンプルにできるんだっ!?”四級アンモニウム塩を…
  8. アメリカ化学留学 ”立志編 ー留学の種類ー̶…

注目情報

ピックアップ記事

  1. CEMS Topical Meeting Online 機能性材料の励起状態化学
  2. 情報の最小単位がついに原子?超次世代型メモリー誕生!
  3. トムソン・ロイターのIP & Science事業売却へ
  4. 建石寿枝 Hisae Tateishi-Karimarta
  5. 超原子結晶!TCNE!インターカレーション!!!
  6. 分子標的の化学1「2012年ノーベル化学賞GPCRを導いた親和クロマトグラフィー技術」
  7. 多価飽和脂肪酸の固相合成と抗炎症性脂肪酸の発見—ペプチドのように脂質を合成し機能性分子を発見—
  8. ケミカルメーカーのR&D戦略について調査結果を発表
  9. NMR Chemical Shifts ー溶媒のNMR論文より
  10. 2002年ノーベル化学賞『生体高分子の画期的分析手法の開発』

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年7月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

「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…

逐次的脱芳香族化と光環化付加で挑む!Annotinolide B初の全合成

Annotinolide Bの初の全合成が報告された。キノリンの逐次的な脱芳香族化と分子内光環化付加…

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