[スポンサーリンク]

archives

取り扱いやすく保存可能なオキシム試薬(O-ベンゼンスルホニルアセトヒドロキサム酸エチル)

[スポンサーリンク]

概要

近畿大学の兵藤先生が開発されたO-ベンゼンスルホニルアセトヒドロキサム酸エチルは、不安定なヒドロキシルアミンの等価体となる有用で取り扱いやすいオキシム反応剤です。触媒量のブレンステッド酸存在下、温和な条件で反応し、①アルデヒド→ニトリル、②ケトン→第二級アミド、③アセチル基→(脱アセチルを伴う)アミノ基への変換が可能です。今回はこの便利な試薬についてご紹介します。

コンセプト

オキシム化合物の合成で用いられるヒドロキシルアミン誘導体は、不安定で爆発性があります。本試薬は、分子中の酸素原子が保護された構造を有していることから、安全に保存でき、取り扱いが容易です(Fig. 1)。触媒量の酸によって活性化すれば様々な変換反応に活用できます。

Fig. 1 安定で取り使いが容易なo-ベンゼンスルホニルアセトヒドロキサム酸エチル                  (CAS No. 2097677-32-0)

アルデヒド→ニトリル 1)

ニトリル化合物の合成は、芳香族ジアゾ化合物とCuCNを反応させるSandmeyer反応や、ハロゲン化アリールもしくはトシラートなどとCuCNの反応によるローゼンムント・フォンブラウン反応、ハロゲン化アルキルとKCNとの反応などがあります。また、アルデヒドを出発原料としたSchmidt反応もその一例です。

このO-ベンゼンスルホニルアセトヒドロキサム酸エチル(以下、オキシム反応剤)を用いると、アルデヒドからニトリルが温和な条件で合成できます。まず、オキシム反応剤と触媒量のブレンステッド酸から生じる活性化体(A)が、系中の水によってNH2OSO2Ph・HA(B)となり、アルデヒドとの反応によって生じる中間体(C)を経由して、最終的にニトリルに変換される反応メカニズムが提唱されています。(Fig. 2)

Fig. 2 提唱されている反応メカニズム(アルデヒド→ニトリル)

芳香族、脂肪族アルデヒドどちらも高収率で反応し、対応するニトリルを与えます。固体酸触媒であるAmberlyst-15でも反応し、20回のリサイクルも確認されています。また、ルイス酸(BF3・Et2O)では反応しません。脱水条件でも、Fig.2 中の中間体(B)が生成しないため反応しません。各基質を用いた反応例は以下の通りです。(Table 1)

Table 1

ケトン→第二級アミド 2)

カルボニル化合物からアミドを合成する方法は、縮合剤を用いたカルボン酸とアミンとの反応など数多く知られています。例えばカルボニル化合物とヒドロキシルアミンとの反応で合成されるケトオキシムのベックマン転移や、エステルにNaOMeを作用させてアミンと反応させる方法3)などが挙げられます。(Fig. 3)

Fig. 3  カルボニル化合物からアミドへの変換例

今回のオキシム反応剤を用いると、温和な条件でケトンから第二級アミドが合成できます。まず、オキシム反応剤と触媒量のブレンステッド酸から生じる活性化体(A)から、系中の水によってNH2OSO2Ph・HA (B)が発生します。これがケトンと反応して生じた中間体(C)、さらにベックマン転移による中間体(D)へと変換されて水と反応、さらに互変異性によって目的物の第二級アミドが生成する反応メカニズムが提唱されています。(Fig. 4)

Fig. 4  提唱されている反応メカニズム(ケトン→第二級アミド)

芳香族、脂肪族ケトンのどちらも高収率で反応し、対応する第二級アミドを与えます。主な反応例は以下の通りです。(Table 2)

Table 2

アセチル基→(脱アセチルを伴う)アミノ基への変換

芳香族アミンの合成においては、様々な出発物質からの変換法が知られています。例えば、ニトロ基の還元、ハロゲン化アリールからのBuchwald−Hartwig反応、またC-H活性化反応による導入(金属触媒4)、フォトレドックス反応5)、電気化学6))が挙げられます。

今回のオキシム反応剤を用いると、アセチル基を持つ芳香族/脂肪族化合物を出発物質とした(脱アセチルを伴う)アミンの合成が可能です。反応は、オキシム反応剤が溶媒のMeOHとエステル交換し、ブレンステッド酸との反応により生じた活性化体(A)が、加水分解などでNH2OSO2Ph・HA (B)に変換され、アセチル基を有する化合物との脱水反応で生じる中間体(C)からベックマン転移で生成した中間体(D)が、さらにMeOHと反応してN-aryl acetimidate(E)に変換されます。ここから目的物であるアミンへと変換されるメカニズムが提唱されています。(Fig. 5)

Fig. 5  提唱されている反応メカニズム(アセチル基→アミノ基)

各種アセチル基を持つ芳香族/脂肪族化合物からは、医薬品、電子材料等のビルディングブロックに相当する化合物が合成できます。(Table 3)

Table 3

おわりに

今回は、触媒量のブレンステッド酸を用いる温和な条件で、各種の変換反応が可能なオキシム反応剤をご紹介しました。機能性有機材料や、全合成における工程の短縮など、いろいろな場面で有効な試薬ですので、ぜひご活用ください!詳しくは関連ページからご確認いただけます。

参考文献

1)Hyodo, K., Togashi, K., Oishi, N., Hasegawa, G., Uchida, K. : Org. Lett., 19, 3005 (2017). DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01263

2)Hyodo, K., Hasegawa, G., Oishi, N., Kuroda, K., Uchida, K. : J. Org. Chem., 83, 13080 (2018).DOI: 10.1021/acs.joc.8b01810

3)Ohshima, T., Hayashi, Y., Agura, K., Fujii, Y., Yoshiyama, A., Mashima, K. : Chem. Commun., 48, 5434 (2012). DOI: 10.1039/C2CC32153J

4)Tezuka, N., Shimojo, K., Hirano, K., Komagawa, S., Yoshida, K., Wang, C., Miyamoto, K., Saito, T., Takita, R., Uchiyama, M. : J. Am. Chem. Soc., 138, 9166 (2016).

DOI:10.1021/jacs.6b03855

5)Romero, N. A., Margrey, K. A., Nicholas, E., Tay, N. E., Nicewicz, D. A. : Science , 349, 1326 (2015). DOI: 10.1126/science.aac9895

6)Morofuji, T., Shimizu, A., Yoshida, J. : J. Am. Chem. Soc.,135, 5000 (2013).

DOI:10.1021/ja402083e

関連サイト

 

 

 

 

富士フイルム和光純薬

投稿者の記事一覧

「次の科学のチカラとなり、人々の幸せの源を創造する」
みなさまの研究開発を支えるチカラとなるべく、
これからも高い技術とクオリティで、次代のニーズにお応えします。
Twitterでの情報提供を始めました。

関連記事

  1. 精密分子設計による高感度MRI分子プローブの開発 ~早期診断に向…
  2. 世界の「イケメン人工分子」① ~ 分子ボロミアンリング ~
  3. 計算化学:DFTって何? PartIII
  4. もう別れよう:化合物を分離・精製する|第5回「有機合成実験テクニ…
  5. 近況報告PartII
  6. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」②(解答編…
  7. システインの位置選択的修飾を実現する「π-クランプ法」
  8. 反応経路最適化ソフトウェアが新しくなった 「Reaction p…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. オンライン講演会に参加してみた~学部生の挑戦記録~
  2. ガスマン インドール合成 Gassman Indole Synthesis
  3. 模型でわかる【金属錯体型超分子】
  4. 1つの蛍光分子から4色の発光マイクロ球体をつくる
  5. 道修町ミュージアムストリート
  6. 生越 友樹 Tomoki Ogoshi
  7. π-アリルパラジウム錯体
  8. CASがSciFinder-nの新しい予測逆合成機能を発表
  9. ノーベル化学賞を担った若き開拓者達
  10. 高校生が河川敷で化学実験中に発火事故

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年8月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

注目情報

最新記事

金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆

アルカリ金属と1-アダマンタノール (HOAd1)の混合により、平面三角形構造かつ未還元のヒドロキシ…

理工系のAI英作文術

概要英語が苦手な人でもAI自動翻訳を使えば、短時間で英語が得意な人に匹敵する英文が書…

Ni(0)/SPoxIm錯体を利用した室温におけるCOの可逆的化学吸着反応

第395回のスポットライトリサーチは、大阪大学大学院 工学研究科 (生越研究室)・山内泰宏さんにお願…

第27回ケムステVシンポ『有機光反応の化学』を開催します!

7月に入り、いよいよ日差しが強まって夏本格化という時期になりました。光のエネルギーを肌で感じられます…

国内最大級の研究者向けDeepTech Company Creation Program「BRAVE FRONTIER」 2022年度の受付開始 (7/15 〆切)

Beyond Next Ventures株式会社(本社:東京都中央区、代表取締役社⻑:伊藤毅、以下「…

イミンアニオン型Smiles転位によるオルトヒドロキシフェニルケチミン合成法の開発

第394回のスポットライトリサーチは、東京農工大学 大学院工学府 応用化学専攻 森研究室の神野 峻輝…

マテリアルズ・インフォマティクスで用いられる統計[超入門]-研究者が0から始めるデータの見方・考え方-

開催日:2022/07/06 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~

第393回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学院 材料科学専攻 マテリアル設計講座 先…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?

 申込みはこちら■セミナー概要本動画は、20022年5月18日に開催されたセミナー「高分…

元素のふるさと図鑑

2022年も折り返しに差し掛かりました。2022年は皆さんにとってどんな年になり…

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