アゾメチンイリド

アゾメチンイリドは、イミニウムイオンとカルバニオンが隣接した窒素ベースの1,3-双極子です。これらは、ピロリジンやピロリンなどの5員環ヘテロ環を形成する1,3-双極子環化付加反応に使用されます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}これらの反応は立体選択性および位置選択性が非常に高く、4つの新しい連続した立体中心を形成する可能性があります。したがって、アゾメチンイリドは、全合成、キラル配位子および医薬品の形成において非常に有用です。アゾメチンイリドは、アジリジン、イミン、イミニウムなど、多くの供給源から生成できます。これらはしばしばその場で生成され、双極子求引剤とすぐに反応します。

以下の共鳴構造は、窒素に隣接する 2 つの炭素原子が負または正の電荷を持つ 1,3-双極子寄与を示しています。[ 1 ]^{アゾメチンイリドの}最も一般的な表現は、窒素が正に帯電し、負電荷が 2 つの炭素原子間で共有されるものです。異なる共鳴構造の相対的な寄与は、各原子上の置換基に依存します。電子吸引性置換基を含む炭素は、近くの電子吸引基が負電荷を安定化する能力により、より部分的な負電荷を持ちます。

1,3-双極子環化付加反応の生成物には、それぞれ異なる立体化学をもたらす3種類のイリド形状が存在する。W型、U型、S型のイリドが可能である。^{[ 1 ]} R置換基が同じ側にあるW型およびU型イリドは、syn環化付加生成物をもたらすが、S型イリドはanti生成物をもたらす。以下の例では、生成物中のR3^置換基の位置は、置換基の立体および電子的性質に依存する（1,3双極子環化付加の領域選択性を参照）。環化付加生成物中の^R1およびR2^の立体化学は 双極子に由来する。R3の立体化学は双極子求引剤に由来する^。双極子求引剤がモノ置換（かつプロキラル）より多い場合、生成物中に最大4つの新しい立体中心が生じる可能性がある。

1,3-双極子とπ系との他の環化付加反応と同様に、アゾメチンイリドを用いた1,3-双極子環化付加は6電子過程である。ウッドワード-ホフマン則によれば、この付加は双極子と双極子求引剤の両方に対して超面的である。この反応は一般的に協奏的であると考えられており、2つの炭素-炭素結合が同時に形成されるが、非同期である。ただし、双極子と双極子求引剤の性質によっては、ジラジカルまたは双性イオン中間体が生じる可能性がある。^{[ 10 ]}等電子ディールス-アルダー反応と同様に、 エンド生成物が一般的に優先される。これらの反応では、通常、アゾメチンイリドがHOMOであり、電子不足の双極性親和体がLUMOであるが、特に環化が分子内である場合、活性化されていないπ系との環化付加反応が起こることが知られている。^{[ 11 ]} 1,3-双極子環化付加のフロンティア分子軌道理論についての議論については、1,3-双極子環化付加#フロンティア分子軌道理論を参照のこと。

アゾメチンイリドの1,3-双極子環化付加反応では、一般的にアルケンまたはアルキンを双極子求引剤として用い、それぞれピロリジンまたはピロリンを生成する。アゾメチンイリドとアルケンの反応を上に示し、ピロリジンが得られる。^{[ 12 ]}この種の反応はウラジンを合成するために使用できる。^{[ 13 ]}双極子求引剤は通常α,β-不飽和カルボニル化合物であるが、新しいタイプの双極子求引剤の開発において近年多くの進歩があった。^{[ 14 ]}

双極子と双極性求引剤が同じ分子の一部である場合、分子内環化反応によって、かなり複雑な多環式生成物が得られる可能性がある。^{[ 1 ]}双極性求引剤が双極子の炭素に結合している場合、融合した二環式構造が形成される。窒素に結合している場合は、架橋構造が得られる。反応の分子内性は、位置選択性がしばしば制限されるという点でも有用である。分子内反応のもう 1 つの利点は、双極性求引剤が電子不足である必要がないことである。電子豊富なアルキル置換双極性求引剤を用いた環化反応の例は数多く報告されており、以下に示すマルティネリン酸の合成もその一つである。