概要
酸素分子は通常、3重項(3Σ O2)を基底状態として存在するが、適切な光増感剤存在下に励起することによって1重項酸素(1Δ O2)になる。前者はビラジカルとしての性質を示すのに対し、後者はシグマトロピー反応(ペリ環状反応・エン反応)などをおこしやすい性質を示す。
良く用いられる光増感剤としてはメチレンブルー、ローズベンガル、テトラフェニルポルフィリンなどが挙げられる。
基本文献
<review>
- Balci, M. Chem. Rev. 1981, 81, 91. DOI: 10.1021/cr00041a005
- Prein, M.; Adam, W. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 477. DOI: 10.1002/anie.199604771
- Stratakis, M.; Orfanopoulos, M. Tetrahedron 2000, 56, 1595. doi:10.1016/S0040-4020(99)00950-3
- Clennan, E. L. Tetrahedron 2000, 56, 9151. doi: 10.1016/S0040-4020(00)00794-8
- DeRosa, M. C.; Crutchley, R. J. Coord Chem. Rev. 2002, 233-234, 351. doi:10.1016/S0010-8545(02)00034-6
- Clennan, E. L.; Pace, A. Tetrahedron 2005, 61, 6665. doi:10.1016/j.tet.2005.04.017
- Margaros, I.; Montagnon, T.; Tofi, M.; Pavalakos, E.; Vassilikogiannakis, G. Tetrahedron 2006, 62, 5308. doi:10.1016/j.tet.2006.01.110
- Montagnon, T.; Tofi, M.; Vassilikogiannakis, G. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1001. DOI: 10.1021/ar800023v
- Hoffmann, N. Chem. Rev. 2008, 108, 1052. DOI: 10.1021/cr0680336
反応機構
3Σ O2と比べ、1Δ O2 は22kcal/mol 高エネルギー状態にある。gas phaseでの寿命は74秒だが、溶液状態では、寿命は溶媒に大きく依存する。
(chem.wisc.eduより引用)
一重項酸素は概して求電子的な挙動を示すため、電子豊富な基質との反応性に富む。オレフィン・ジエンとのエン反応はパーエポキシド中間体を経て進行すると考えられている。
反応例
Norzoanthamineの合成[1]
宮下らはNorzoanthamineの全合成において、一重項酸素によるフランの酸化反応を報告している。光増感剤としてローズベンガル存在下、酸素雰囲気下、光照射することでフランを酸化し、Z-γ-ケト-α,β-不飽和シリルエーテルを定量的に得た。その後、単離することなく、テトラアンモニウムフルオリド(TBAF)とヨードメタンをTHF中で作用させ、安定なメチルエステルに変換した(97%, 2工程)。
実験手順
実験のコツ・テクニック
関連動画
参考文献
[1] (a) Miyashita, M.; Sasaki, M.; Hattori, I.; Sakai, M.; Tanino, K. Science 2004, 305, 495. DOI: 10.1126/science.1098851 (b) Katsumura, S.; Hori, K.; Fujiwara, S.; Isoe, S. Tetrahedron Lett. 1985, 26, 4625. doi:10.1016/S0040-4039(00)98769-0
関連反応
関連書籍
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- 一重項酸素 – Wikipedia
- Singlet Oxygen – Wikipedia
- Singlet Oxygen in Organic Synthesis (Baran’s group, PDF)
- Singlet Oxygen