[スポンサーリンク]

O

オレフィンメタセシス Olefin Metathesis

[スポンサーリンク]

概要

金属アルキリデン錯体触媒存在下、2種のオレフィンの結合の組み替えが起こり、新たなオレフィンが生成する反応。原則として平衡反応なので、生成系に進行させるためには工夫が必要となる(発生するエチレンガスを追い出すなど)。

歴史的経緯

1990年代に入りRobert H.Grubbsらが有効かつ実用性の高い触媒の開発に成功した。これによりオレフィンメタセシスは有機合成化学において頻繁に用いられる反応の一つとなった。
olefin_metathesis_3.gif

Classics in Total Synthesis II より抜粋)

その後さまざまなグループによって触媒の改良が施された。以下に示す触媒が汎用的なものとして知られている。
モリブデンを中心金属とする Schrock触媒は、活性が大変高い一方で、水、プロトン性化合物、空気に不安定であり取り扱いが難しい。
Ru-ベンジリデン型Grubbs第一世代/第二世代触媒は、オレフィン以外の化合物との反応性は低く、官能基受容性や取り扱いの容易さにおいてきわめて優れた性質を備える。ただしSchrock触媒よりも活性の面で劣り、四置換オレフィン合成などへの適用は難しい。
olefin_metathesis_4.gif
一人名反応ではあるものの、各方面へ与えたインパクトは測り知れないものがある。2005年ノーベル化学賞は本触媒系の開発に多大な貢献をしたY.ChauvinR.H.GrubbsおよびR.R.Schrockに与えられた。

 

基本文献

<Primitive Reference>

 

<Recent Reviews>

  • Tetrahedron Symposia: Tetrahedron 199955, 8141-8162. [link]
  • Furstner, A. Angew. Chem. Int. Ed. 200039, 3012. [Abstract]
  • Trnka, T. M.; Grubbs, R. H. Acc Chem. Res. 200134, 18. DOI: 10.1021/ar000114f
  • 片山博之, 小澤文幸, 有機合成化学協会誌 2001, 59,40.
  • Vernall, A. J.; Abell, A. D. Aldrichimica acta 200336, 93. [PDF]
  • Connon, S. J.; Blechert, S. Angew. Chem. Int. Ed. 200342, 1900. doi:10.1002/anie.200200556
  • Schrock, R. R.; Hoveyda, A. H. Angew. Chem. Int. Ed. 200342, 4592. doi:10.1002/anie.200300576
  • McReynolds, M. D.; Dougherty, J. M.; Hanson, P. R. Chem. Rev. 2004, 104, 2239. DOI: 10.1021/cr020109k
  • Grubbs, R. H. Tetrahedron 2004, 60, 7117. doi:10.1016/j.tet.2004.05.124
  • 森美和子, 有機合成化学協会誌 2005, 63, 423.
  • Nicolaou, K. C. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 200544, 4490. DOI:10.1002/anie.200500369
  • Flynn, D. L.; Hanson, P. R. et al. Aldrichimica acta 200538, 3. [PDF]
  • Donohoe, T. J.; Orr, A. J.; Bingham, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 2664. doi:10.1002/anie.200503512
  • Shrodi, Y.; Pederson, R. L. Aldrichimica acta 200740, 45.[PDF]
  • Hoveyda, A. H.; Zhugralin, A. R. Nature 2007450, 243. doi:10.1038/nature06351
  • NolanS. P.ClavierH. Chem. Soc. Rev.  2010,  39,  3305. DOI: 10.1039/B912410C
  • VougioukalakisG. C.GrubbsR. H. Chem. Rev.  2010,  110,  1746. DOI: 10.1021/cr9002424

<Nobel Lectures>

 

反応機構

いずれの触媒を用いても大まかには共通の機構で進行する(Chauvin Mechanism)。
olefin_metathesis_5.gif

 

反応例

  • 1990年代以降に開発された触媒でここまで広く用いられるものは他に類を見ない。あらゆる研究領域での応用例が膨大に知られている。詳しくは参考文献の成書を参照されたい。
  • 精密有機合成、特に大環状化合物合成においては、RCMはマクロラクトン化と同様、ほぼ定石扱いとなった。これにより、多くの逆合成解析は激変した。マクロラクトン化にない特徴として、タンデム反応により複数の環を一挙に構築できることも手法の強力さの一つである。

olefin_metathesis_6.gif

olefin_metathesis_7.gif
  • メタセシス触媒は精密有機合成のみならず、ポリマー合成にも大きなインパクトを与えた。官能基受容性が高いため、これまでは合成困難であった多官能基性ポリマーも合成できる。また、サイクリックポリマーという全く新しいポリマーの合成法も開拓されている。
    olefin_metathesis_8.gif
  • 構造チューニングを施した高活性Hoveyda-Grubbs型触媒は、通常Schrock型でしか為しえなかった四置換オレフィン合成にも用いることができる。[1] olefin_metathesis_9.gif

 

  • ROMとジビニルシクロブタン転位(変形Cope転位)を組み合わせた二環性骨格の効率的合成 olefin_metathesis_10.gif
  • Gambierolの全合成 olefin_metathesis_11.gif
  • 高活性な不斉RCM触媒[2] olefin_metathesis_12.gif

 

  • Z-選択的なオレフィンメタセシス反応[3]:金属下半分を完全にブロックしてしまえるような嵩高いBINOL誘導体を用いることがポイント。これにより通常は不利となる「オレフィンの置換基同士がcis位に位置する遷移状態」が有効になる。Z_methathesis_1.gif
  • ルテニウム触媒を用いたZ体選択的クロスメタセシス反応[4]:Rh-3b触媒を用いると、これまで適用が困難もしくは不可能であったアルコールやカルボン酸などを有する基質に対しても、高選択的にZ体のオレフィンを得ることができる。

fc73d1948c993f0e72455369b56b010d

実験手順

 

実験のコツ・テクニック

※ All Things Metathesisは、Grubbsが創立したメタセシス専門のベンチャー会社Materiaが運営するブログである。各触媒や反応条件ごとに特長・違いなどをまとめ、検討に役立つ多くの情報を提供してくれている。是非とも参考にしたい。
※ Grubbs触媒は、空気中で秤量できるが、溶媒の残存酸素には敏感に反応してしまう。脱気溶媒を用いると収率面でベター。

 

参考文献

  1. Stewart,I.; Ung, T.; Pletnev, A. A.; Berlin, J. A.; Grubbs, R. H.; Schrodi, Y. Org. Lett. 2007, 9, 1589. DOI:10.1021/ol0705144
  2.  Malcolmson, S. J.; Meek, S. J.; Sattely, E. S.; Schrock, R. R.; Hoveyda, A. H. Nature 2008, doi:10.1038/nature07594
  3. Meek, S. J.; O’Brien, R. V.; Llaveria, J.; Schrock, R. R.; Hoveyda, A. H. Nature 2011, 471, 461. doi:10.1038/nature09957
  4. Koh, M. J.; Khan, R. K. M.; Torker, S.; Yu, M.; Mikus, M. S.; Hoveyda, A. H. Nature 2015517, 181. DOI:10.1038/nature14061

 

関連反応

 

関連書籍

[amazonjs asin=”0123770459″ locale=”JP” title=”Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization, Second Edition”][amazonjs asin=”0123770459″ locale=”JP” title=”Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization, Second Edition”][amazonjs asin=”3527306161″ locale=”JP” title=”Handbook of Metathesis (Greim/Henschler: Occupational Toxicants)”][amazonjs asin=”3642062385″ locale=”JP” title=”Metathesis Polymerization (Advances in Polymer Science)”][amazonjs asin=”3527306927″ locale=”JP” title=”Ruthenium in Organic Synthesis”]

 

外部リンク

関連記事

  1. マラプラード グリコール酸化開裂 Malaprade Glyco…
  2. コーリー・キム酸化 Corey-Kim Oxidation
  3. エッシェンモーザーメチレン化 Eschenmoser Methy…
  4. ツヴァイフェル オレフィン化 Zweifel Olefinati…
  5. ケテンの[2+2]環化付加反応 [2+2] Cycloaddit…
  6. 環化異性化反応 Cycloisomerization
  7. 有機テルル媒介リビングラジカル重合 Organotelluriu…
  8. アジフェーズ法 AJIPHASE Method

注目情報

ピックアップ記事

  1. スイスの博士課程ってどうなの?3〜面接と入学手続き〜
  2. マラリア治療の新薬の登場を歓迎する
  3. 工程フローからみた「どんな会社が?」~タイヤ編 その3
  4. 材料開発を効率化する、マテリアルズ・インフォマティクス人材活用のポイントと進め方
  5. 「日本研究留学記: オレフィンの内部選択的ヒドロホルミル化触媒」ー東京大学, 野崎研より
  6. ジェフ・ボーディ Jeffrey W. Bode
  7. 超小型シリンジ開発 盛岡の企業
  8. 独自の有機不斉触媒反応を用いた (—)-himalensine Aの全合成
  9. 海の生き物からの贈り物
  10. スティーブン・ジマーマン Steven C. Zimmerman

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2009年6月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

そのピーク、本当に原料ですか?【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…

収率予測モデルが反応機構を語る!

第716回のスポットライトリサーチは、京都大学化学研究所(中村研究室)道場貴大 助教にお願いしました…

電気化学の勘どころ 対話でつかむホントの姿

概要対話形式で本質に迫る,電気化学の入門書.勘どころを押さえれば,複雑に見える現象の要点…

ペプチド合成におけるエピメリ化 Epimerization in Peptide Synthesis

概要ペプチド合成におけるエピメリ化(epimerization)とは、アミノ酸残基のα炭素の立体…

第63回Vシンポ「フォトキネティシズム:励起現象のマルチスケール速度論と革新的光機能」を開催します!

今年も夏本番の季節になってきましたね! さて、本記事は、第63回ケムステVシンポジウムの開催告知です…

アビディ アルキン合成/Abidi Alkyne Synthesis

概要アビディ アルキン合成(Abidi Alkyne Synthesis)は、米国魚類野生生物局…

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

&#x23f1; 30秒サマリー 何をする反応か — チオグリコール酸エステル(HS–…

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