概要

アルケニル金属試薬をボレート形成させて、ヨウ素処理の転位によって置換アルケンを得る手法。

同様の組み合わせからアルケンを与える鈴木-宮浦クロスカップリングとは相補的な幾何異性体を与える。遷移金属触媒を必要としないことも特徴である。

基本文献

• Zweifel, G.; Arzoumanian, H.; Whitney, C. C. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 3652. doi:10.1021/ja00990a061
• Zweifel, G.; Fisher, R. P.; Snow, J. T.; Whitney, C. C. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 6309. doi: 10.1021/ja00752a075
• Zweifel, G.; Fisher, R. P.; Snow, J. T.; Whitney, C. C. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6560. doi:10.1021/ja00773a059
• Suzuki, A.; Miyaura, N.; Abiko, S.; Itoh, M.; Brown, H. C.; Sinclair, J. A.; Midland, M. M.  J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 3080. doi: 10.1021/ja00790a092
• Matteson, D. S.; Jesthi, P. K. J. Organomet. Chem. 1976, 110, 25. doi:10.1016/S0022-328X(00)90155-4
• Evans, D. A.; Thomas, R. C.; Walker, J. A. Tetrahedron Lett. 1976, 17, 1427. doi:10.1016/S0040-4039(00)71274-3
• Evans, D. A.; Crawford, T. C.; Thomas, R. C.; Walker, J. A. J. Org. Chem. 1976, 41, 3947. doi:10.1021/jo00887a003
• Slayden. S. W. J. Org. Chem. 1981, 46, 2311. doi:10.1021/jo00324a020
• Bonet, A.; Odachowski, M.; Leonori, D.; Essafi, S.; Aggarwal, V. K. Nat. Chem. 2014, 6, 584.  doi:10.1038/nchem.1971
• Armstrong, R. J.; García-Ruiz, C.; Myers, E. L.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 786. doi:10.1002/anie.201610387
• Armstrong, R. J.; Niwetmarin, W.; Aggarwal, V. K. Org. Lett. 2017, 19, 2762. doi:10.1021/acs.orglett.7b01124

<review>

• Matteson, D. S. Chem. Rev. 1989, 89, 1535. doi:10.1021/cr00097a009
• Matteson, D. S. J. Organomet. Chem. 1999, 581, 51. doi:10.1016/S0022-328X(99)00064-9
• Scott, H. K.; Aggarwal, V. K. Chem. Eur. J. 2011, 17, 13124. doi:10.1002/chem.201102581
• Leonori, D.; Aggarwal, V. K. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 3174. doi:10.1021/ar5002473
• Sandford, C.; Aggarwal, V. K. Chem. Commun. 2017, 53, 5481. doi:10.1039/C7CC01254C
• Armstrong, R. J.; Aggarwal, V. K. Synthesis 2017, 49, 3323. DOI: 10.1055/s-0036-1589046
• 石田健人, 有機合成化学協会誌 2018, 76, 57. doi:10.5059/yukigoseikyokaishi.76.57

開発の経緯

1967年にGeorge Zweifel (UC Davis)らによってアルキンのヒドロホウ素化に依って得られるアルケニルボランを用いる条件が開発された。

トリアルキル型ホウ素を用いる初期の条件では、中間体が酸素などに弱く、どの置換基が転移するかも予測しづらいという問題を抱えていた。ボロン酸エステルを用いる改良法がEvans、Mattersonらによって独立に報告され、この問題は解決された。

反応機構

1,2-メタレート転位は立体特異的に進行する。ホウ素置換基の立体化学も保存される。最終的にボロン酸エステルが塩基と反応し、anti脱離を起こす形で望みのオレフィンが得られる。

反応例

バリエーション

構築困難とされる四級炭素の立体特異的合成にも活用可能[1]。

ボレートに対し、アリール塩化セレン→酸化の工程を附すことで、stereodivergentな選択性にてオレフィンを得ることが出来る[2]。

アルキニル基はボレート形成が可逆であるため、転位を起こさずヨウ素で捕捉されたヨウ化アルキンを与えてしまう。Zweifel条件でアルキニル化を行なうには、脱離基を備えるアルケニルメタル種を用いて反応条件に附し、脱離させるという迂回工程を経る必要がある[3]。

金属触媒により誘起される1,2-メタレート転位をクロスカップリング反応に連結させた事例[4]。

全合成への応用

無置換ビニル基を立体特異的に導入できる数少ない手法の一つである。下記は(+)-faranalの全合成へと応用した事例[5]。

(−)‐Filiforminの全合成[6]：分子内Zweifel反応により、縮環骨格に備わる連続不斉中心を効率的に合成している。

Solanoeclepin Aの形式全合成[7]：橋頭位ビニル基の導入に本反応が効果的に用いられている。

debromohamigeran Eの全合成[8]：ヒドロキシ基配向型ジボリル化→鈴木・宮浦カップリング→Zweifel反応によって、置換基を立体選択的かつ位置選択的に導入している。

[5]-ラダラン脂質の合成[9]：エナンチオ選択的触媒的ヒドロホウ素化と組み合わせて用いている。

Vinigrolの全合成[10]

参考文献

1. (a) Sonawane, R. P.; Jheengut, V.; Rabalakos, C.; LaroucheGauthier, R.; Scott, H. K.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3760. doi:10.1002/anie.201008067 (b) Pulis, A. P.; Blair, D. J.; Torres, E.; Aggarwal, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16054. doi:10.1021/ja409100y
2. Armstrong, R. J.; García-Ruiz, C.; Myers, E. L.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 786. doi:10.1002/anie.201610387
3. Wang, Y.; Noble, A.; Myers, E. L.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 4270. doi:10.1002/anie.201600599
4. Zhang, L.; Lovinger, G. J.; Edelstein, E. K.; Szymaniak, A. A.; Chierchia, M. P.; Morken, J. P. Science 2016, 351, 70. DOI: 10.1126/science.aad6080
5. Dutheuil, G.; Webster, M. P.; Worthington, P. A.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6317. doi:10.1002/anie.200901194
6. Blair, D. J.; Fletcher, C. J.; Wheelhouse, K. M. P.; Aggarwal, V. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5552. doi:10.1002/anie.201400944
7. Kleinnijenhuis, R. A.; Timmer, B. J. J.; Lutteke, G.; Smits, J. M. M.; de Gelder, R.; van Maarseveen, J. H.; Hiemstra, H. Chem. Eur. J. 2016, 22, 1266. doi:10.1002/chem.201504894
8. Blaisdell, T. P.; Morken, J. P. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8712. doi:10.1021/jacs.5b05477
9. Mercer, J. A. M.; Cohen, C. M.; Shuken, S. R.; Wagner, A. M.; Smith, M. W.; Moss, F. R.; Smith, M. D.; Vahala, R.; Gonzalez-Martinez, A.; Boxer, S. G.; Burns, N. Z. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15845.doi: 10.1021/jacs.6b10706
10. Yu, X.; Xiao, L.; Wang, Z.: Luo, T. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 3440.  DOI: 10.1021/jacs.9b00621

関連反応

• ブラウンヒドロホウ素化反応 Brown Hydroboration
• マッテソン反応 Matteson Reaction
• 鈴木・宮浦クロスカップリング Suzuki-Miyaura Cross Coupling
• アガーウォール 不斉増炭反応 Aggarwal Asymmetric Homologation
• アガーウォール アセンブリライン合成 Aggarwal Assembly Line Synthesis

関連書籍

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関連リンク

• Aggarwal Research Group
• Reactions of organoborates and boranes – Wikipedia
• ボレートになって加速する：ボレート錯体のSE2’反応 (有機化学論文研究所)
• 光学活性有機ホウ素化合物のカップリング反応（化学者のつぶやき）
• Boron Homologation（PDF, MacMillan Group）
• Lithiation-Borylation Methodology and Its Application in Synthesis (PDF, Kanai Group)
• Homologation of Boronic Esters using OrganoLithium (PDF, Dong Group)
• Zweifel 烯基化 (Chem-Station中国版)