水素自動転送

水素の自動移動は、水素の借用としても知られ、2つの水素原子を反応物から触媒に一時的に移動させ、それらの水素原子を反応中間体に戻して最終生成物を形成することによって化学反応を活性化する。^{[1] [2] [3] [4]}水素の借用反応には、（a）ヒドロキシル置換をもたらすもの、^{[1] [2]}および（b）カルボニル付加をもたらすものの2つの主要なクラスが存在する。^{[3] [4]}前者の場合、アルコールの脱水素化により一時的なカルボニル化合物が生成され、これが凝縮されて水素が戻ります。後者の場合、アルコールの脱水素化に続いて求核剤が還元的に生成され、カルボニル付加を引き起こします。水素の借用プロセスは、個別のアルコール酸化に必要な操作や化学量論的有機金属試薬の使用を回避するため、通常、高いレベルの原子経済性を示し、そのためグリーンケミストリーの例と見なされています。

1899年に報告されたゲルベ反応[ ^5]は、水素自動移動プロセスの初期の例です。ゲルベ反応は、アルコールの脱水素、続いてアルドール縮合、および結果として生じるエノンの還元を経て、第一級アルコールをβ-アルキル化二量体に変換します。ゲルベ反応をエタノールからブタノールへのプロセス開発に応用することは、再生可能燃料の製造方法として関心を集めています。^[6] 1932年に、アダキンスは不均一ニッケル触媒を使用して、アルコールの脱水素-還元アミノ化によって起こる最初のアルコールアミノ化を報告しました。^[7]ロジウムとルテニウムをベースにしたアルコールアミノ化のための均一触媒は、1981年にグリッグ^[8]と渡辺^[9]によって開発されました。第一級アルコールをカルボニル付加生成物に変換する最初の水素自動移動プロセスは、均一なイリジウムとルテニウム触媒を使用して2007-2008年にマイケルJ.クリッシェによって報告されました。^{[10] [11] [12]}

アルコールアミノ化は、最も一般的に利用されている水素借用プロセスの一つである。^{[13] [14] [15]}このタイプの反応では、アルコールの脱水素化の後に、得られたカルボニル化合物の還元アミノ化が行われる。これは、アルコールをハロゲン化物またはスルホン酸エステルに変換し、その後に求核置換反応を行う2段階プロセスの代替となる。

以下に示すように、ファイザーはキログラム規模でアルコールアミノ化を高度な医薬品中間体の合成に使用してきました。^[16]さらに、アストラゼネカは、ヨウ化メチルや硫酸ジメチルなどの従来の遺伝毒性メチル化剤の代替としてメタノールを使用しています。^[17]ニトロ芳香族化合物は、水素型アルコールアミノ化のアミン前駆体としても機能します。^[18]

炭素-炭素結合の形成は、借用水素型間接ウィッティヒ^[19] 、アルドール^[20] 、クネーヴェナーゲル縮合^[21]、および様々な炭素求核剤[22]によって達成されている。^{[23]ゲルベ}反応に関連して、ドノホーと同僚はエナンチオ選択的借用水素型エノラートアルキル化を開発した。^[24]

クリッシェアリル化反応の例のように、アルコール反応物の脱水素反応は、アレン、ジエン、またはアリルアセテートの還元によってバランスが取れ、アリル金属-カルボニル対が生成され、カルボニル付加生成物が得られる。^{[3] [4]}このようにして、低級アルコールは廃棄物を大幅に削減しながら高級アルコールに直接変換される。^[25]

2008年には、1,3-エンインとアルコールの水素借用反応によりカルボニルプロパルギル化生成物が形成されることが発見された。^[26]この方法のエナンチオ選択的変種は、最近、レオデルマトリドAの全合成に使用された。^[27]