[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

二量化の壁を超えろ!β-アミノアルコール合成

[スポンサーリンク]

アルデヒドとイミンからβアミノアルコールを合成するアザピナコールカップリングが開発された。ヨウ化アセチルを用いてイミン共存下アルデヒドを化学選択的にαアセトキシラジカルへ変換する。

アザピナコールカップリング

β-アミノアルコールは天然物や医薬品に頻出する重要な骨格であり、不斉補助基や配位子にも汎用される。カルボニル化合物とイミンのアザピナコールカップリングは、直截的にβ-アミノアルコールを合成できる有用な手法である(図1A)。しかし、イミンの還元により生じるα-アミノラジカルの二量化が併発するため、クロスカップリング体を選択的に合成することは挑戦的な課題である[1,2]
一方、本論文著者であるNagibらは、穏和な条件で脂肪族アルデヒドからα-アセトキシラジカルを生成する手法を開発した(図1B)[3]。アルデヒドとヨウ化アセチルからα-アセトキシヨージドを調製し、Mn触媒によるヨウ素引き抜きによって、α-アセトキシラジカルを与える。生成したラジカルがアルキンと反応した後、Mn上のヨウ素を奪うことでZ体のアルケニルヨージドが合成できる。
今回、Nagibらは、このα-アセトキシラジカル生成法をアザピナコールカップリングに応用することで、化学選択的にクロスカップリング体を得ることに成功した(図1B)。Mn触媒によるα-アセトキシヨージドのヨウ素引き抜きにより生成したα-アセトキシラジカルが、イミンと反応することでβ-アミノアルコールを与える。

図1. A) アザピナコールカップリングの課題B) 先行研究と今回の研究

 

Cross-Selective Aza-Pinacol Coupling via Atom Transfer Catalysis
Rafferty, S. M.; Rutherford, J. E.; Zhang, L.; Wang, L.; Nagib, D. A.  J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 5622–5628. DOI: 10.1021/jacs.1c00886

論文著者の紹介

研究者:David A. Nagib
研究者の経歴:
–2006 B.S., Boston College, USA (Prof. Scott J. Miller)
2006–2011 Ph.D., Princeton University, USA (Prof. David W. C. MacMillan)
2011–2014 NIH Postdoctoral Fellow, University of California, Berkeley, USA (Prof. F. Dean Toste)
2014–2020 Assistant Prof., The Ohio State University, USA
2020– Associate Prof., The Ohio State University, USA
研究内容:ラジカルを利用したC–H官能基化反応の開発

論文の概要

本反応は、アルデヒド1に対してヨウ化アセチルを作用させた後に、Mn2(CO)10触媒、Zn、Cy2NMe存在下、イミン2と反応させることでβ-アミノアルコール3を与える。まず、本反応の基質適用範囲を調査した(図2A)。エステルやニトリル、ハロゲンをもつアルデヒドについてもクロスカップリング体3が得られた(3a3d)。またイミンの基質適用範囲も広く、酸性条件に弱いアセタールやベンゾフラン、還元されやすいベンゾフェノン存在下でも本反応は進行した(3e3g)。
次に、Mn触媒の再生機構を調査した(図2B)。まず、紫外可視分光法を用いてMn触媒のスペクトルを比較した。Mn(CO)5IにZnとCy2NMeを添加した場合にMn2(CO)10由来のピークが回復したことから、触媒再生にはこの両者が必要だと考えられる。また、CV測定ではCy2NMe添加時にMn(CO)5Iの還元ピーク電位が正電位にシフトした。より還元されやすい電荷移動錯体[Mn]–I:NCy2Meの形成がMn触媒の再生を容易にすることが示唆された。その他の機構解明実験は本文を参照されたい。
著者らは次の推定反応機構を提唱した(図2C)。まずアルデヒド1がヨウ化アセチルと反応し、α-アセトキシヨージド4を生成する。続いて、可視光照射によって開裂したMn触媒がヨウ素を引き抜くことで5を与える。α-アセトキシラジカル5がイミン2に攻撃して生じる6は、ZnとCy2NMeによる一電子還元、またはCy2NMeのα-アミノ位C–H結合の水素引き抜きを経て、カップリング体3を与える。ヨウ素化されたMn触媒はCy2NMeと電荷移動錯体を形成し、Znにより還元されて再生する。
以上、ヨウ化アセチルを用いてクロスカップリング体を選択的に合成するアザピナコールカップリングが開発された。α-アセトキシラジカル生成法を応用した新規反応の開発が期待される。

図2. A) 基質適用範囲 B) 紫外可視吸収スペクトルとサイクリックボルタンメトリー (論文より引用) C) 推定反応機構

 

参考文献

  1. Bergmeier, S. C. The Synthesis of Vicinal Amino Alcohols. Tetrahedron 2000, 56, 2561–2576. DOI: 1016/S0040-4020(00)00149-6
  2. Nakajima, M.; Fava, E.; Loescher, S.; Jiang, Z.; Rueping, M. Photoredox-Catalyzed Reductive Coupling of Aldehydes, Ketones, and Imines with Visible Light. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 8828–8832. DOI: 10.1002/anie.201501556
  3. Wang, L.; Lear, J. M.; Rafferty, S. M.; Fosu, S. C.; Nagib, D. A. Ketyl Radical Reactivity via Atom Transfer Catalysis. Science 2018, 362, 225–229. DOI: 1126/science.aau1777

本著者の他のケムステ記事

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. 【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2026卒)
  2. 光触媒-ニッケル協働系によるシステイン含有ペプチドのS-アリール…
  3. 分子の対称性が高いってどういうこと ?【化学者だって数学するっつ…
  4. 有機アジド(4)ー芳香族アジド化合物の合成
  5. ついに成功した人工光合成
  6. ファージディスプレイでシステイン修飾法の配列選択性を見いだす
  7. 【予告】ケムステ新コンテンツ『CSスポットライトリサーチ』
  8. 第3回ITbM国際シンポジウム(ISTbM-3)、第11回平田ア…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 世界のエリートが今一番入りたい大学 ミネルバ
  2. 最新の産学コラボ研究論文
  3. リチウムイオンに係る消火剤電解液のはなし
  4. 菅裕明 Hiroaki Suga
  5. 電解液中のイオンが電気化学反応の選択性を決定する
  6. 低分子化合物の新しい合成法 コンビナトリアル生合成 生合成遺伝子の利用法 Total Synthesis vs Total Biosynthesis
  7. 理論的手法を用いた結晶内における三重項エネルギーの流れの観測
  8. 核酸合成試薬(ホスホロアミダイト法)
  9. 光で分子の結合状態を変えることに成功
  10. NECら、データセンターの空調消費電力を半減できる新冷媒採用システムを開発

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年7月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2026卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

産総研の研究室見学に行ってきました!~採用情報や研究の現場について~

こんにちは,熊葛です.先日,産総研 生命工学領域の開催する研究室見学に行ってきました!本記事では,産…

第47回ケムステVシンポ「マイクロフローケミストリー」を開催します!

第47回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!第47回ケムステVシンポジウムは、…

【味の素ファインテクノ】新卒採用情報(2026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。「いきなり実践で…

MI-6 / エスマット共催ウェビナー:デジタルで製造業の生産性を劇的改善する方法

開催日:2024年11月6日 申込みはこちら開催概要デジタル時代において、イノベーション…

窒素原子の導入がスイッチング分子の新たな機能を切り拓く!?

第630回のスポットライトリサーチは、大阪公立大学大学院工学研究科(小畠研究室)博士後期課程3年の …

エントロピーの悩みどころを整理してみる その1

Tshozoです。 エントロピーが煮詰まってきたので頭の中を吐き出し整理してみます。なんでこうも…

AJICAP-M: 位置選択的な抗体薬物複合体製造を可能にするトレースレス親和性ペプチド修飾技術

概要味の素株式会社の松田豊 (現 Exelixis 社)、藤井友博らは、親和性ペ…

材料開発におけるインフォマティクス 〜DBによる材料探索、スペクトル・画像活用〜

開催日:10/30 詳細はこちら開催概要研究開発領域におけるデジタル・トランスフォーメー…

ロベルト・カー Roberto Car

ロベルト・カー (Roberto Car 1947年1月3日 トリエステ生まれ) はイタリアの化学者…

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