[スポンサーリンク]

odos 有機反応データベース

ウィッティヒ反応 Wittig Reaction

[スポンサーリンク]

概要

正の形式電荷を持つヘテロ原子により隣接位のアニオンが安定化された化学種を、一般にイリド(ylide)と呼ぶ。リンイリド(phosphorous ylide)を用いてカルボニル化合物からアルケンを合成する反応をWittig反応という。

古典的なE2脱離条件によるオレフィン合成は、強酸/強塩基および高温加熱といった過激な条件が必要であり、位置選択性や二重結合異性化の問題が常に付随する。比して本法の利点は、カルボニル基が特異的にC=C結合へと変換される官能基選択性の高さ、および低温で進行しうる条件の穏和さにある。操作も簡単で、収率も良好であり、幾何異性も制御可能である。このため、カルボニルからアルケンを合成する手法のFirst Choiceとして現在でも多用されている。。

欠点は生成するホスフィンオキシドの除去が時に難しいことである。本法の改良法であるWittig-Horner法(トリフェニルホスフィンの代わりにホスファイトを用いる)、Horner-Wadsworth-Emmons反応では、ホスフィン副生物が高極性・水溶性のため、簡便に除去可能になっている。

電子求引性置換基によりカルボアニオンが安定化され、単離可能なタイプのリンイリドを安定イリドとよぶ。安定イリドとの反応からはE-オレフィンが生成する。一方、単離不可能な(水・空気で分解する)タイプのリンイリドを不安定イリドと呼ぶ。このものは、ホスホニウム塩を塩基で処理して用時調製する。不安定イリドとの反応ではZ-オレフィンが生成する。
wittig2.gif

反応性・試薬の塩基性・幾何異性制御等の問題もあり、四置換オレフィン合成への適用は通常難しい。

基本文献

<Schlosser Modification>
<Mechanism>
<review>

開発の経緯

Heidelberg大学のゲオルク・ウィッティヒ(Georg Wittig)によって開発された。有機リンを用いる有機合成化学への貢献が評価され、H.C.Brownとともに1979年のノーベル化学賞を受賞している。

Geoge Wittig (引用:nobelprize.org)

Georg Wittig (引用:nobelprize.org)

反応機構

まず、リンイリドがカルボニル化合物に付加し、ベタイン中間体もしくはオキサホスフェタン中間体を生じる。引き続きホスフィンオキシドが脱離してアルケンを与える。リン―酸素結合が強いことが、反応を進行させる駆動力となっている。オキサホスフェタン中間体については、配位子のデザインにより安定化されたものが単離・構造決定されている。一方でベタイン中間体については現在に至るまで確認されておらず、存在は推測の域を出ない。

安定イリドの場合には、カルボニル+リンイリド付加段階が可逆となる。熱力学的支配下にもっとも安定となるオキサホスフェタン中間体を経由し、反応が進行する。このためE-オレフィンが主生成物になる。

wittig5

不安定イリドの場合には試薬の反応性が高く、カルボニル+リンイリドの付加が不可逆的に進行する。このため速度論支配型の遷移状態を経てオキサホスフェタン中間体が生成する。具体的には、もっとも立体反発の少ない下図のような四員環遷移状態を経由する。引き続くホスフィンオキシドの脱離を経て、Z-オレフィンを与える。 リチウム塩などが系中に含まれるとZ-選択性は低下するので注意。

wittig6

 

反応例

リンイリドをアルデヒドに低温で付加させて生じる中間体を、PhLiなどの強塩基で処理すると、β-オキシドイリドが生成する。これは熱力学的に安定なthreo型に速やかに移行することが知られている。これを活用すれば、不安定イリドからE-オレフィンが合成できる(Schlosser変法)。β-オキシドイリドは様々な求電子剤とも反応するため、多官能基化も可能である。

wittig3
リンイリド試薬は通常エステルとは反応しないが、分子内反応は例外。エノールエーテル型生成物を与える。

wittig4
MOMClとPPh3から調製されるメトキシメチレントリフェニルホスフィンは、アルデヒド/ケトンの一炭素増炭剤として有用である。[1]

wittig7

ホスホラン化合物は還元されやすい特性を利用し、リンを触媒量に減じたWittig反応が近年開発された[2]。

wittig10

カルボニル化合物の代わりにスルホニルイミンを求電子剤とすれば、窒素置換基に応じてオレフィンの幾何異性が制御される[3]。

wittig9

実験手順

ケトンからexo-オレフィンへの変換[4]

wittig8
メチルトリフェニルホスホニウムブロミド(7.84 g, 21.6 mmol)を無水THF(10 mL)に懸濁し、-78℃に冷却してn-ブチルリチウム(20.7 mmol)を加える。反応混合物を0℃に昇温し、1時間撹拌。再び-78℃に冷却し、ケトン(6.3 g, 19.77 mmol)のTHF溶液(90 mL)をゆっくり加える。その後0℃で5時間撹拌。塩化アンモニウム水溶液を0℃で加えて、エーテルで目的物を抽出する。有機相をまとめて飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥。濾過後、溶媒を減圧留去して、残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィ(ヘキサン/酢酸エチル=10/1)で精製し、目的物を得る(5.25g、収率84%)。

※メチルトリフェニルホスホニウムブロミドはイオン性化合物であり、しばしば水を含んでいる。精密に行いたい場合は減圧乾燥して使う。

参考文献

  1. Levins, S. G. J. Am. Chem. Soc. 195880, 6150. DOI: 10.1021/ja01555a068
  2. (a) O’Brien, C. J.; Tellez, J. L.; Nixon, Z. S.; Kang, L. J.; Carter, A. L.; Kunkel, S. R.; Przeworski, K. C.; Chass, C. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 48, 6836 DOI: 10.1002/anie.200902525 (b) O’Brien, C. J. et al. Chem. Eur. J. 2013, 19, 15281. DOI: 10.1002/chem.201301444
  3. Dong, D.-J. .; Li, H.-H. ; Tian, S.-K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5018. DOI: 10.1021/ja910238f
  4. White, J. D.; Wang, G.; Quaranta, L. Org. Lett. 2003, 5, 4983. DOI: 10.1021/ol035939e

関連反応

関連書籍

関連リンク

関連記事

  1. エピスルフィド合成 Episulfide Synthesis
  2. コルベ電解反応 Kolbe Electrolysis
  3. コープ脱離 Cope Elimination
  4. ベンジルオキシカルボニル保護基 Cbz(Z) Protectin…
  5. ボロン酸の保護基 Protecting Groups for B…
  6. 芳香族メチルの酸化 Oxidation of Methyl Gr…
  7. モンサント酢酸合成プロセス Monsanto Process f…
  8. 鈴木・宮浦クロスカップリング Suzuki-Miyaura Cr…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. マイケル・クリシェー Michael J. Krische
  2. ニトロンの1,3-双極子付加環化 1,3-Dipolar Cycloaddition of Nitrone
  3. アトムエコノミー Atom Economy
  4. 危険物に関する法令:点検・設備・保安距離
  5. 水蒸気侵入によるデバイス劣化を防ぐ封止フィルム
  6. 特許取得のための手続き
  7. アジサイから薬ができる
  8. 三菱ウェルと田辺合併 後発薬に新規参入
  9. 多置換ケトンエノラートを立体選択的につくる
  10. ルチッカ大員環合成 Ruzicka Large Ring Synthesis

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

注目情報

最新記事

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

第468回のスポットライトリサーチは、岐阜薬科大学  合成薬品製造学研究室(伊藤研究室)に所属されて…

研究室でDIY!ELSD検出器を複数のLCシステムで使えるようにした話

先日のBiotage Selekt + ELSDの記事でちらっと紹介した、ELS…

第37回ケムステVシンポ「抗体修飾法の最前線 〜ADC製造の基盤技術〜」を開催します!

修論・卒論・博士論文で大忙しの2,3月ですが、皆さんいかがお過ごしでしょうか。まとめ作業とデスク…

有機合成化学協会誌2023年1月号:[1,3]-アルコキシ転位・クロロシラン・インシリコ技術・マイトトキシン・MOF

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2023年1月号がオンライン公開されました。す…

飲む痔の薬のはなし1 ブロメラインとビタミンE

Tshozoです。あれ(発端記事・その後の記事)からいろいろありました。一進一退とはいえ、咀…

深紫外光源の効率を高める新たな透明電極材料

第467回のスポットライトリサーチは、東京都立大学大学院 理学研究科 廣瀬研究室の長島 陽(ながしま…

化学メーカー発の半導体技術が受賞

積水化学工業株式会社の高機能プラスチックスカンパニー開発研究所エレクトロニクス材料開発センターが開発…

ラジカル種の反応性を精密に制御する-プベルリンCの世界初全合成

第466回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院薬学系研究科 天然物合成化学教室 (井上研究室)…

Biotage Selekt+ELSD【実機レビュー】

最近では、有機合成研究室には1台以上はあるのではないかという自動フラッシュ精製装置ですが、その中でも…

ケムステV年末ライブ2022開催報告! 〜今年の分子 and 人気記事 Top 10〜

だいぶ遅くなってしまいましたが、年末に開催したケムステV年末ライブの模様を報告いたします。 …

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