窒素/酸素選択的アリール化・アシル化

今月の雑誌 化学 をパラパラとめくっていると、そろそろ書こうと思っていた 「窒素と酸素の選択性」 の話が書かれていました。一足先を越されて悔しいところですが、せっかくなので雑誌に書かれていない情報も加えて紹介してみようと思います。

さて、1報目は ブッフバルト・ハートウィッグ反応 で知られる Stephen L. Buchwald のお仕事です [論文1]。この論文の中で Buchwald らは配位子と溶媒を変えるだけでアミノアルコールの高選択的アリール化反応に成功しました。

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雑誌には書かれていませんが、論文によるとこの選択性の原因として、アニオン性を帯びたジケトン配位子 L1 では銅中心の求電子性が低下し、アルコールとの配位が弱まりアミンとの親和性が高くなることで N-アリール化が進行するのではないか。またルイス酸性の高いフェナントロリン配位子 L2 では脱プロトン化された求核剤を好むため、より酸性度の高いアルコールの O-アリール化が進行するのではないか、というようなことが書かれています。しかしそれを裏付ける証拠はまだ示されていないため、今後の詳細な研究が待たれるところです。

続いて2報目は真島・大嶋らのアミノアルコールの選択的アシル化反応の報告です [論文2]。通常、無保護のアミノアルコールのアシル化では、窒素の方が酸素よりも求核性が高いため、N-アシル化が優先します。しかしこの論文では、亜鉛四核クラスターを用いて O-アシル化をこれまでにない選択性で優先させることに成功しています。

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反応機構ですが、この触媒は酵素をモチーフにしたものでエステルとアルコールを2つのオキソフィリックな亜鉛中心でそれぞれ近い位置で活性化させることで O-アシル化が優先すると推測しているようです。ちなみに、学会発表でこの話を聞いたことがあるのですが、メチルエステルというのが実はミソで、ジイソプロピルエーテル中還流条件で副生成物であるメタノールを飛ばすことで平衡を目的物へと偏らせているそうです。つまりメタノールを飛ばさなかったり飛ばないようなアルコールのエステルだと、それがまたエステル交換を起こしていつまで経っても原料が残る事態になる、とのことでした。

09.12.03. 追記
Buchwald らがアミノフェノールの窒素/酸素選択的アリール化を発表しました [論文3]

[関連1] アミン存在下にエステル交換を進行させる触媒 (化学者のつぶやき)
[論文1] "N- versus O-Arylation of Aminoalcohols: Orthogonal Selectivity in Copper-Based Catalysts" Stephen L. Buchwald et al. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3490.
[論文2] "Enzyme-Like Chemoselective Acylation of Alcohols in the Presence of Amines Catalyzed by a Tetranuclear Zinc Cluster" Takashi Ohshima, Kazushi Mashima et al. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2944.
[論文3] "Orthogonal Cu- and Pd-Based Catalyst Systems for the O- and N-Arylation of Aminophenols" Stephen L. Buchwald et al. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17423.


気ままに有機化学 2008年08月26日 | Comment(6) | TrackBack(0) | 論文 (反応)
この記事へのコメント
こんにちは。

二つ目の反応は驚きました!
この触媒は第一級アミンと第一級アルコールの求核性を逆転させるためにいったい何kcal/molもの遷移状態エネルギーを逆行させているのでしょうか!?ものすごいですね。

反応の選択性に関する研究は大好きです。
これからもいろいろな記事を期待しています。
Posted by コミヤ at 2008年09月01日 22:02
ジイソプロピルエーテル中環流、、、
Posted by ぱかぱか at 2008年09月03日 22:18
>コミヤ さん
私もびっくりしました。笑
何kcal/molかはわかりませんが、やはり亜鉛「四核」クラスターということを考えると結構エントロピー的な寄与(近傍で活性化)が大きそうな気がします。ちなみにこの触媒は半年くらい前の時点で「近々市販される」と仰っていたのでもう売ってるかもしれません。

反応選択性、私も結構好きです。他に選択性に関するオススメの論文があれば教えてくださいね!

>ぱかぱか さん
「還流」ではなく「環流」ですか・・・?
Posted by よっちゃん(管理人) at 2008年09月03日 23:09
あり?俺のパソコン変な学習している。こないだ、転移反応も間違えてたし。

転位、還流、還流、還流。
Posted by ぱかぱか at 2008年09月07日 10:01
>ぱかぱか さん
転位反応、還流、不斉、求核、求電子、担持、不動態…
通常の漢字変換で出ない専門用語って結構ありますよね。
今度、適当にまとめて記事にしてみようと思います。
もし他に漢字変換で出にくい用語があれば教えてください!
Posted by よっちゃん(管理人) at 2008年09月08日 00:44
JACSのASAPにアミン存在下でのエステル化(NHC触媒のやつ)が出ましたね。同様の酸化反応を去年秋にAngewも出してましたが。

やっぱArmido Studerは偉いね。
Posted by 網戸さん at 2010年01月08日 06:44
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