[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

3つのラジカルを自由自在!アルケンのアリール-アルキル化反応

[スポンサーリンク]

アルケンの位置選択的なアリール-アルキル化反応が報告された。ラジカルソーティングを用いた三種類のラジカルの反応性の制御が鍵である。

アルケンの二官能基化反応

アルケンがもつ2つの反応点を同時に官能基化する二官能基化反応は近年精力的に研究されている[1]。しかし、適用できる基質は配向基や電子的な偏りをもつアルケンに限られていた。Nevadoらは2019年、ニッケル触媒を用いて不活性アルケンの初の還元的アリール-アルキル化反応を報告した(図1A)。本反応では、アルケンへの三級ラジカルの付加に続くニッケル触媒を用いたアリール化により、級数の大きい炭素側にアリール基が付加する位置選択的アリール-アルキル化反応化を達成した[2]。しかし、逆の位置選択性を示すアルケンのアリール-アルキル化反応は未だ報告されていない。

一方、著者らは以前、“ラジカルソーティング”を用いたアルケンのジアルキル化反応を開発した(図1B)[3]。ラジカルソーティングはニッケル触媒との結合の強さにより一級ラジカルと二、三級ラジカルを区別し、形成したニッケル-アルキル錯体とのホモリティック置換(SH2)反応により、望みのsp3炭素–sp3炭素クロスカップリングを進行させる手法である。

今回、著者らはラジカルソーティングを用いることで、級数の小さい炭素にアリール基が導入される、従来とは逆の位置選択性を示すアルケンのアリール-アルキル化反応を達成できると考えた。すなわち、系中で生じる一級アルキルラジカルがニッケル触媒と反応したのち、アリールラジカルとアルケンから生成した三級ラジカルとのSH2反応により所望のアリール-アルキル化体が生成すると考えた。

図1. (A) アルケンの二官能基化反応 (B) ラジカルソーティングを用いたアルケンのジアルキル化反応 (C) 本研究

“Triple Radical Sorting: Aryl-Alkylation of Alkenes”
Wang, J. Z.; Mao, E.; Nguyen, J. A.; Lyon, W. L.; MacMillan, D. W. C. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 15693–15700.
DOI: 10.1021/jacs.4c05744

論文著者の紹介

研究者:David W. C. MacMillan
研究者の経歴
1991                                       B.S., University of Glasgow, UK
1996                                       Ph.D., University of California, Irvine, USA (Prof. Larry E. Overman)
1996–1998                                       Postdoc, Harvard University, USA (Prof. David A. Evans)
1998–2000                                       Assistant Professor, University of California, Berkeley, USA
2000–2004                                       Associate Professor, California Institute of Technology, USA
2004–2006                                       Earle C. Anthony Professor of Chemistry, California Institute of Technology, USA
2006–2011                                       A. Barton Hepburn Professor of Chemistry, Princeton University, USA
2006–                                                  Director of the Merck Center for Catalysis, Princeton University, USA
2011                                                    James S. McDonnell Distinguished University Professor of Chemistry, Princeton University, USA
研究内容:有機触媒を用いた不斉反応の開発、可視光レドックス触媒を利用した反応開発

論文の概要

アセトニトリル中、イリジウム触媒およびニッケル触媒存在下、AdmnSilaneを添加し、可視光を照射することでアルケン1のアリール-アルキル化が進行した(図2A)。本反応は末端アルケン1aから良好な収率で4aを与えるほか、ピリミジン(4b)など種々のアリールブロミドを用いた場合についてもアリール-アルキル化反応は進行した。また、アルキル基にはCD3基(4c)、エチル基(4d)、メトキシメチル(MOM)基(4e)などの導入にも成功した。

著者らの想定反応機構は以下の通りである(図2B)。まず可視光照射により励起された可視光励起触媒(*IrIII)がシランを還元しシリルラジカルが生じる。次にシリルラジカルによるアリールブロミド2のXATによりアリールラジカル5が生成し、アルケン1との反応によりアルキルラジカル中間体6を与える。一方、IrIIによる還元によって、N-ヒドロキシフタルイミドエステル3から一級ラジカル7が生成する。その後ニッケル触媒8に付加し、ニッケルアルキル錯体9が形成される。最後に6と9のSH2反応によって所望のアリール-アルキル化体4が得られる。

図2. (A) 最適条件と基質適用範囲 (B) 想定反応機構

以上、三種類のラジカルを巧みに制御したアルケンのアリール-アルキル化反応が報告された。”ラジカルソーティング”を用いた多成分反応のさらなる発展に期待である。

参考文献

  1. (a) Derosa, J.; Apolinar, O.; Kang, T.; Tran, V. T.; Engle, K. M. Recent Developments in Nickel-Catalyzed Intermolecular Dicarbofunctionalization of Alkenes. Chem. Sci. 2020, 11, 4287–4296. DOI: 1039/C9SC06006E (b) Fumagalli, G.; Boyd, S.; Greaney, M. F. Oxyarylation and Aminoarylation of Styrenes Using Photoredox Catalysis. Org. Lett. 2013, 15, 4398–4401. DOI: 10.1021/ol401940c (c) Hari, D. P.; Hering, T.; Konig, B. The Photoredox-Catalyzed Meerwein Addition Reaction: Intermolecular Amino-Arylation of Alkenes. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 725–728. DOI: 10.1002/anie.201307051 (d) Bunescu, A.; Abdelhamid, Y.; Gaunt, M. J. Multicomponent alkene azidoarylation by anion-mediated dual catalysis. Nature 2021, 598, 597–60. DOI: 10.1038/s41586-021-03980-8 (e) Cai, Y.; Chatterjee, S.; Ritter, T. Photoinduced Copper- Catalyzed Late-Stage Azidoarylation of Alkenes via Arylthianthrenium Salts. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 13542–13548. DOI: 10.1021/jacs.3c04016 (f) Zhang, W.; Liu, T.; Ang, H. T.; Luo, P.; Lei, Z.; Luo, X.; Koh, M. J.; Wu, J. Modular and Practical 1,2-Aryl(Alkenyl) Heteroatom Functionalization of Alkenes through Iron/Photoredox Dual Catalysis. Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, No. e202310978. DOI: 10.1002/anie.202310978
  2. Shu, W.; García-Domínguez, A.; Quirós, M. T.; Mondal, R.; Cárdenas, D. J.; Nevado, C. Ni-Catalyzed Reductive Dicarbofunctionalization of Nonactivated Alkenes: Scope and Mechanistic Insights. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13812–13821. DOI: 1021/jacs.9b02973
  3. Wang, J. Z.; Lyon, W. L.; MacMillan, D. W. C. Alkene Dialkylation by Triple Radical Sorting. Nature 2024, 628, 104–109. DOI: 1038/s41586-024-07165-x
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. 接着系材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用 -条件…
  2. ナノの世界の交通事情~セルラーゼも渋滞する~
  3. 始めよう!3Dプリンターを使った実験器具DIY:3D CADを使…
  4. ホウ素の力でイオンを見る!長波長光での観察を可能とするアニオンセ…
  5. sp3炭素のクロスカップリング反応の機構解明研究
  6. 第3の生命鎖、糖鎖の意味を解明する!【ケムステ×Hey!Labo…
  7. マダニを外しやすくするある物質について(諸説あり)
  8. 研究開発分野におけるセキュリティ対策の傾向と、miHubでのセキ…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 第33回 新たな手法をもとに複雑化合物の合成に切り込む―Steve Marsden教授
  2. 露出した銀ナノクラスター表面を保持した、高機能・高安定なハイブリッド分子触媒の開発
  3. ウクライナ危機と創薬ビルディングブロック –エナミン社のケースより–
  4. 化合物と結合したタンパク質の熱安定性変化をプロテオームワイドに解析
  5. 2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル保護基 Troc Protecting Group
  6. 高分子学会年次大会 「合成するぞ!」Tシャツキャンペーン
  7. 剛直な環状ペプチドを与える「オキサゾールグラフト法」
  8. 水の電気分解に適した高効率な貴金属フリーの電極が開発される:太陽光のエネルギーで水素を発生させる方法
  9. 燃える化学の動画を集めてみました
  10. 【朗報】HGS分子構造模型が入手可能に!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2024年8月
月 火 水 木 金 土 日
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年9月版】

2026年9月にケムステでは21本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

2026ノーベル化学賞をOBが解説 –分子にも「右手」と「左手」がある? 10/31(土)14:00~15:30 県民センター(横浜駅3分) 【硤合教授ノーベル賞受賞記念】一般の方・中学生・高校生も対象に解説イベントを開催します(10/31)

bergです。2026年のノーベル化学賞が「不斉有機合成における非線形効果および自己触媒作用の発見」…

【味の素ファインテクノ】新卒採用情報(2028卒)

当社は入社時研修を経て、先輩指導のもと、実践(※)の場でご活躍いただきます。…

MEDCHEM NEWS 35-3 号「2024年度 MCS 優秀賞」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、オープンアクセ…

【速報】2026年のノーベル化学賞は「不斉有機合成における非線形効果および自己触媒作用の発見」へ

2026年のノーベル化学賞は、アンリ・カガン (Henri B. Kagan、フランス・パリ=サクレ…

柳沢 正史 Masashi Yanagisawa

柳沢 正史(やなぎさわ まさし、Masashi Yanagisawa、1960年5月…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年8月版】

2026年8月にケムステでは22本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

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