求電子アミノ化

求電子アミノ化は、求核性カルボアニオンと求電子性窒素源との反応により炭素-窒素結合を形成する化学プロセスである。^[1]

求電子アミノ化反応は、付加反応と置換反応に分類できます。得られる生成物は必ずしもアミンではありませんが、これらの反応は炭素-窒素結合の形成と求電子アミノ化剤の使用によって統一されています。多種多様な求電子剤が使用されてきました。置換反応では、電子吸引基で置換されたアミンが最も一般的に使用され、たとえば、クロラミン、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、オキサジリジンなどがあります。付加反応では、イミン、オキシム、アジド、アゾ化合物など が使用されています。

良好な電気脱離剤と良好な核脱離剤の両方に結合した窒素は、ナイトレノイド（ニトレンに似ているため）として知られています。^[2]ナイトレンは完全なオクテット電子を欠いているため、非常に求電子性があります。ナイトレノイドは類似した挙動を示し、求電子アミノ化反応の良好な基質であることがよくあります。ナイトレノイドは、N−H結合を含むO-アルキルヒドロキシルアミンから脱プロトン化によって、またはO-アルキルオキシムから求核付加によって生成できます。これらの中間体はカルボアニオンと反応して置換アミンを与えます。他の電子不足のsp ³アミノ化試薬も同様のメカニズムで反応して置換生成物を与えます。^[3]

オキサジリジンのアミノ化では、三員環の窒素原子に対して求核攻撃が起こる。いくつかの基質（例えばα-シアノケトン）では、生じたアルコキシドがさらに反応して予期しない生成物を与える。アルコキシドのβ脱離によりアミンが形成される。^[4]

π結合を介した付加は、ほとんどの場合、典型的な求核付加経路によって進行するようです。アルキル、アリール、ヘテロアリールリチウム試薬はアジドに付加してトリアゼン塩を与えます。 ^[5]これらの塩を還元するとアミンになりますが、酸性処理によりスルフィン酸が完全に除去され、アジドに変換されることもあります。

エノラートアニオンの最も合成的に有用なアミノ化は、N-アシルオキサゾリジノン基質を使用する。^[6]これらの化合物のキラル補助基は、ヒドラジン形成（アゾ化合物を使用）またはアジ化（トリシルアジドを使用）後に容易に除去される。後者の試薬を使用したアジド化は、臭素化に続いてアジドアニオンによる求核置換よりも効率的である。^[7]炭素上のパラジウムと水素ガスは、アジドとヒドラジド生成物の両方を還元する（後者はヒドラジンに変換された後のみ）。

求電子アミノ化試薬は、窒素に結合した電子吸引性官能基の存在に依存します。この目的のために、さまざまなヒドロキシルアミン誘導体が使用されてきました。スルホニルヒドロキシルアミンは、さまざまなカルボアニオンをアミノ化することができます。^[8]

アゾ化合物はN=N結合に付加するとヒドラジンを与える。これらの付加はキラル補助剤（上記参照）とキラル触媒の使用によりエナンチオ選択的になっている。^[9]プロリン触媒プロセスのエナンチオ選択性は良好であるが、収率が低く、反応時間が長い。

スルホニルアジドで処理すると、さまざまなグリニャール試薬またはエノラートがアジドまたはアミンに変換される可能性があります。^[10]これらの条件下で発生する重要な副反応はジアゾ転移反応です。中間体のトリアゼン塩は、アジドとスルフィン酸に分解される代わりに、ジアゾ化合物とスルホンアミドに分解される可能性があります。処理条件を変更すると、ある生成物が他の生成物よりも優先される場合があります。一般に、エバンスオキサゾリジノンで置換されたエノラートの反応では、トリフルオロ酢酸はジアゾ転移を促進し、酢酸はアジド化を促進します（この理由は不明です）。^[11]溶媒とエノラートの対イオンも、ジアゾとアジド生成物の比率に影響します。^[12]

その他の求電子アミノ化試薬としては、オキサジリジン^[13]、 ジアゾ化合物^[14]、まれにイミン^[15]などがある。

求電子法でアミノ化できる有機金属試薬の範囲は広い。アルキルグリニャール試薬^[16]、アルキルリチウム化合物[ ^17] 、アルキル亜鉛化合物^[18]、アルキル銅酸塩^[19]は求電子試薬でアミノ化されることが報告されている。sp2中心カルボアニオンの中では^、ビニルリチウム化合物^[8] 、ビニル銅酸塩^[20]、ビニルグリニャール試薬^[21]は求電子アミノ化試薬と反応してエナミンを与える。

アリールおよびヘテロアリール有機リチウム試薬は、シロキサン転移剤と呼ばれる回収可能なケイ素試薬によって媒介された銅（I）触媒条件下で効率的な求電子アミノ化を受ける。^[22]

sp中心カルバニオンの範囲はアルキニル銅酸塩に限定される。^[23]求電子アミノ化反応で最も広く使用されている炭素求核剤のクラスであるエノラートとシリルエノールエーテルは、アミノ化、^[24]、アジ化^[25]、およびヒドラジン化^[7]反応に関与する。

求電子アミノ化反応におけるアルキル金属試薬の主な用途は、アルキルハライドによる求核置換（求核アミノ化）では調製が難しいヒンダードアミンの合成です。たとえば、銅（II）触媒の存在下では、かさ高い有機亜鉛試薬がO -アシルヒドロキシルアミンと反応してヒンダードアミンを生成します。

アリル金属種は求電子アミノ化によってアリルアミンを調製するために使用することができる。アリルアミンは通常アリルハロゲン化物の求核アミノ化によって調製されるが、アリル基質の求電子アミノ化の例もいくつか知られている。以下の例では、アリルジルコニウム試薬（ヒドロジルコニウム化によって得られる）がO-アルキルヒドロキシルアミンで捕捉されている。^[26]

エノラートの求電子アミノ化により、α-アミノカルボニル化合物が得られます。キラルなオキサゾリジノンをアゾ化合物と組み合わせて使用​​すると、エナンチオ選択性が観察されます (上記参照)。BINAP は、この目的でシリルエノールエーテルのアミノ化にも使用できます。

アリールおよびヘテロアリール有機金属試薬は、脂肪族の試薬と同様の多くの変換を受ける。アミン、ヒドラジン、アジドの形成は、さまざまな求電子アミノ化試薬の使用によって可能である。ニトレノイド試薬を使用した例を以下に示します。^[27]

分子内アミノ化は可能であり、小環や中環の合成に使用されている。以下の例では、O-ホスフィノイルヒドロキシルアミンを含む活性メチレン化合物の脱プロトン化により、図に示す環状アミンが生成された。^[28]

CN 結合の求電子形成には、他にもいくつかの方法があります。亜硝酸塩と硝酸塩は、それぞれオキシムとニトロ化合物の形成に使用できます。さらに、有機ボランは求核剤の役割を果たすことができ、類似のカルボアニオンよりも複雑さが少なく、より高い収率が得られることがよくあります。ネーバー転位は、アジリンを介した求電子アミノ化の代替手段を提供します。

求電子性アミノ化試薬は多種多様であるため、反応条件を一般化することはできません。ただし、求電子性窒素源は一般に有毒または爆発性があります。これらの試薬を取り扱う際には細心の注意が必要です。多くの求電子性窒素源はすぐにアミンを生成しませんが、対応するアミンを生成する方法はいくつかあります。

• トシルアミン：トリブチルスズヒドリド
• アゾ化合物: H ₂ /Pd
• トリアゼン：水素化ホウ素ナトリウム
• アジド: H ₂ /Pd、H ₂ /Pt、水素化アルミニウムリチウム、トリフェニルホスフィン

エナミン^[29] 、イミン^[30]、アミド[ ^31]などの他の窒素含有官能基への変換も可能である。