エイメカニズム

有機化学において、E _i機構(分子内脱離) は、熱シン脱離または環周シン脱離とも呼ばれ、アルカン骨格上の2 つの隣接した置換基が環遷移状態を経て同時に脱離し、シン脱離でアルケンを形成する特殊なタイプの脱離反応です。^{[1]このタイプの脱離は、}酸や塩基を必要とするか、多くの場合荷電中間体が関与する通常の脱離とは異なり、熱的に活性化され、追加の試薬を必要としないという点で独特です。この反応機構は、熱分解でよく見られます。

_{他の試薬が存在しない状態で加熱すると、環状遷移状態を経て脱離する化合物は、E i}反応と呼ばれます。化合物に応じて、脱離は4員環、5員環、または6員環の遷移状態を経て起こります。^{[1] [2]}

4員環および5員環遷移状態では、脱離はシンであり、原子は共平面でなければならないが^[3]、6員環遷移状態では共平面である必要はない^{[1] 。}

_{E i}機構の存在を支持する証拠は数多くあり、例えば、1)反応の速度論は一次であることがわかった、 ^{[4]、 2)}フリーラジカル阻害剤の使用は反応速度に影響を与えなかったことから、フリーラジカル機構が関与していないことが示された ^{[5] [6]、} 3) Cope 脱離の同位体研究では、遷移状態で CH および CN 結合が部分的に切断されていることが示されている^[7]、このことは、遷移状態で結合が長くなることを示す計算によっても裏付けられている^[8]、4) 他の機構の介入がなければ、E _i機構は syn 脱離生成物のみを生成する、などである。

_{E i}反応の生成物の構成に影響を与える要因は多数ありますが、典型的にはホフマン則に従い、最も置換度の低い位置から β 水素が失われ、置換度の低いアルケンが生成されます (ザイツェフ則の逆)。^[1]生成物の構成に影響を与える要因には、立体効果、共役、および生成するアルケンの 安定性などがあります。

非環式基質の場合、遷移状態における不安定なゴーシュ相互作用のため、 Z異性体は通常は少量生成物となるが、選択性は通常高くない。^[2]

N,N-ジメチル-2-フェニルシクロヘキシルアミン-N-オキシドの熱分解は、環状基質の立体配座効果と遷移状態の安定性が生成物の組成にどのように影響するかを示しています。 ^[2]

トランス異性体では、脱離できるシス-β-水素が2 つあります。主な生成物は、フェニル環と共役しているアルケンで、これは遷移状態に対する安定化効果によるものと考えられます。シス異性体では、脱離できるシス-β-水素は 1 つだけなので、非共役位置異性体が主な生成物となります。

エステルの熱分解は熱シン脱離の一例である。400℃以上の温度にさらされると、β水素を含むエステルは6員遷移状態を経てカルボン酸を脱離し、アルケンを生成する。 ^{[2] [6]}

同位体標識は、エステルの熱分解中にスチルベンが形成される際にシン脱離が起こることを確認するために使用された。^[9]

β-ヒドロキシフェニルスルホキシドは、5員環遷移状態を経て熱脱離し、互変異性化後にβ-ケトエステルとメチルケトン、そしてスルフェン酸を生成することがわかった。^[10]

アリルアルコールはβ'水素を含むβ-ヒドロキシフェニルスルホキシドからEi機構によって形成され_{、 β,γ-}不飽和を与える傾向がある。^[11]

1,3-ジエンは、トリエチルアミンの存在下でアリルアルコールをアリールスルフィドで処理すると生成されることがわかった。^[12]最初にスルフェネートエステルが形成され、続いて[2,3]-シグマトロピー転位が起こりアリルスルホキシドが得られ、これが熱シン脱離を受けて1,3-ジエンが得られる。

チュガエフ脱離はキサントゲン酸エステルの熱分解であり、オレフィンを生成する。^{[1] [13]}キサントゲン酸エステルを生成するために、アルコールは塩基の存在下で二硫化炭素と反応し、アルキル化剤（典型的にはヨウ化メチル）で捕捉された金属キサントゲン酸を生成する。オレフィンは、β水素とキサントゲン酸エステルの熱シン脱離によって生成される。この反応は不可逆的であり、副産物として硫化カルボニルとメタンチオールが非常に安定している。

チュガエフ脱離はエステル熱分解と非常に似ていますが、脱離を達成するために必要な温度が大幅に低いため、転位を起こしやすい基質に適しています。

第二級および第三級アルコールを脱水して、スルファミン酸エステル中間体を経てオレフィンを生成する反応は、バージェス脱水反応と呼ばれます。^{[13] [14] [15]}使用される反応条件は通常非常に穏やかであるため、敏感な基質に対する他の脱水方法よりもいくつかの利点があります。この反応は、タキソールの最初の全合成中に、C環にエキソメチレン基を導入するために使用されました。^[16]

まず、アルコールがバージェス試薬上のトリエチルアミンを置換し、スルファミン酸エステル中間体を形成します。6員環遷移状態を経てスルファミン酸エステルのβ水素引き抜きと脱離によりアルケンが生成されます。

チオスルフィネートは、スルホキシドと類似した方法で除去することができます。代表的なものは、アリシンがチオアクロレインに分解され、ビニルジチインが形成されることです。このような反応は、ニンニクやアリウム属の他の植物の抗酸化化学において重要です。

セレノキシド脱離はケトン、エステル、アルデヒドをα,β-不飽和誘導体に変換する際に利用されている。^{[1] [17]}

この反応のメカニズムは、5員環遷移状態を経る熱シン脱離であるスルホキシド脱離に類似している。セレノキシドはβ脱離に対する反応性が高く、場合によっては室温で脱離が起こるため、このタイプの変換にはスルホキシドよりも好まれる。^[2]

脱離工程後に生成されるアレーンセレン酸はジフェニルジセレニドと平衡状態にあり、酸性または中性条件下でオレフィンと反応してβ-ヒドロキシセレニドを生成することができる。塩基性条件下では、この副反応は抑制される。^[18]

o-ニトロフェニルセレノキシド中間体を経て第一級アルコールをワンポット脱水してアルケンを得る反応はグリコ脱離反応と呼ばれる。^{[19] [20]}

反応はセレノホスホニウム塩の形成から始まり、アルコールと反応してオキサホスホニウム塩を形成します。アリールセレンアニオンはトリブチルホスフィンオキシドを置換してアルキルアリールセレン化物を形成します。次に、セレン化物は過剰の過酸化水素で処理され、5 員環遷移状態を経て β 水素を除去するセレノキシドとなり、アルケンが生成されます。

電子吸引性 ニトロ基は、脱離速度とオレフィンの最終収率の両方を増加させることがわかりました。

コープ脱離（コープ反応）は、第三級アミンオキシドを脱離させて、 E _i機構によりアルケンとヒドロキシルアミンを生成する反応である。 ^{[13] [21]}コープ脱離は、マンノピラノシルアミン模倣体の合成に使用された。^{[22]第三級アミンは、} m-クロロ過安息香酸（m CPBA）を使用してアミンオキシドに酸化され、高温にさらされて、環状遷移状態を経てβ水素とアミンオキシドが熱シン脱離し、アルケンが生成された。示された水素（緑色）は、シン脱離に利用できる唯一の水素であることは注目に値する。

環状アミンオキシド（5、7-10員環窒素含有環）も内部シン脱離を起こして末端アルケンを含む非環式ヒドロキシルアミンを生成する。^[13]

ホフマン脱離の機構は一般的にE2であるが、特定の状況下ではE _{i経路を経由することもある。立体障害のある分子の場合、塩基は直接β水素ではなくアミンのメチル基を脱プロトン化し、}イリド中間体を形成し、これが5員環遷移状態を経てトリメチルアミンを脱離し、アルケンを形成する。重水素標識研究では、重水素化トリメチルアミンの形成を観察することでこの機構が確認された（E2機構では重水素化水は形成されない）。^[23]

ウィッティヒ改変ホフマン脱離反応は同じE _{i機構を経るが、塩基として}酸化銀と水を使用する代わりに、ウィッティヒ改変ではアルキルリチウムやKNH2/液体NH3のような強塩基を使用する。 ^{[24] [25]}

α-炭素に強い電子吸引基を持つ第二級および第三級アルキルヨウ化物は、m-クロロ過安息香酸（mCPBA）にさらされると、ペリ環式シン脱離を起こすことがわかった。 ^[26]この反応は、次亜ヨウ素酸のシン脱離の前にヨードソ中間体を経由すると提案されている。

この反応の範囲には第一級アルキルヨウ化物は含まれません。これは、ヨードソ中間体が次亜ヨウ素中間体に転位し、これが反応条件下でアルコールに変換されるためです。強力な電子吸引基は転位経路を抑制し、ペリ環式シン脱離経路が優勢になるようにします。