[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

 

 

 

 

Avatar photo

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. 第19回ケムステVシンポ「化学者だって起業するっつーの」を開催し…
  2. 2010年ノーベル化学賞ーお祭り編
  3. 産学それぞれの立場におけるマテリアルズ・インフォマティクス技術活…
  4. 小型質量分析装置expression® CMSを試してみた
  5. 日本化学会 第100春季年会 市民公開講座 夢をかなえる科学
  6. マイクロ波化学の事業化プラットフォーム 〜実証設備やサービス事例…
  7. ブロック共重合体で無機ナノ構造を組み立てる
  8. 進化する電子顕微鏡(TEM)

注目情報

ピックアップ記事

  1. リチャード・ヘック Richard F. Heck
  2. 伯東、高機能高分子材料「デンドリマー」、製造期間10分の1に
  3. 親子で楽しめる化学映像集 その2
  4. 合成生物学を疾病治療に応用する
  5. 猛毒キノコ「カエンタケ」が各地で発見。その有毒成分とは?
  6. バートン・ザード ピロール合成 Barton-Zard Pyrrole Synthesis
  7. 超原子価ヨウ素反応剤を用いたジアミド類の4-イミダゾリジノン誘導化
  8. エーザイ、米国で抗てんかん剤「Banzel」(ルフィナミド)の小児適応の承認取得
  9. 有機合成化学協会誌2024年3月号:遠隔位電子チューニング・含窒素芳香族化合物・ジベンゾクリセン・ロタキサン・近赤外光材料
  10. ザック・ボール Zachary T. Ball

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

最新記事

第43回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都

テーマ「創薬化学の新たな潮流 多彩なアプローチで未来を創る」 日時2026年11月11日…

圧力は「設定値」だけで決まらない【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…

査読に AI を使われた体験談

生成 AI の普及は加速しており、調べもの、英文校閲など研究者の皆さんも活用していることと思います。…

フィーゼルマン チオフェン合成/Fiesselmann Thiophene Synthesis

概要フィーゼルマン チオフェン合成(Fiesselmann Thiophene Synthesi…

“とび跳ねる水滴”に潜む物理 〜接触時間とエネルギー源で読む撥水・防氷のテク〜

熱したフライパンに落ちた水滴が、玉になってコロコロと走り回り、冷えた面では、結露水が合体した瞬間に跳…

AI時代に研究者がすでに持っている力・これから伸ばしたい力

論文要約や文献検索など、研究現場でもAI活用が日常化する一方、「自分の仕事の先行き」に漠然とした不安…

miHub®を活用した探索的データ解析の実践

開催概要研究開発においてデータ活用が進む中、機械学習モデルの構築や予測解析に…

“ある特効薬”のはなし ~本田宗一郎氏の回想から

Tshozoです。最近実家に戻っては色々と廃棄するなどの店じまいを少しずつ進めているのですが、中…

高分子鎖を束ねた新しい共重合体「束状共重合体」が誕生

第715回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 工学系研究科(植村研究室)に所属されていた亀谷…

2026年「有機溶媒危機」へのアンサー。北大発・メカノクロスが挑む、溶媒に依存しない新たな合成法 = “メカノケミカル有機合成”の社会実装

株式会社メカノクロスは、メカノケミカル有機合成技術の社会実装に挑む北海道大学発の…

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