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| メールヴァイン・ポンドルフ・ヴァーレーの還元 | |
|---|---|
| 名前の由来 | ハンス・メールヴァイン・ ヴォルフガング・ポンドルフ・アルバート ・ヴァーレー |
| 反応タイプ | 有機酸化還元反応 |
| 識別子 | |
| 有機化学ポータル | メールワイン・ポンドルフ・ヴァーリー・リダクション |
| RSCオントロジー ID | RXNO:0000089 |
有機化学におけるメーアヴァイン・ポンドルフ・フェルレイ（MPV）還元は、犠牲アルコールの存在下でアルミニウムアルコキシド触媒を利用してケトンとアルデヒドを対応するアルコールに還元する反応である。 [1] MPV還元の利点は、高い化学選択性と、安価で環境に優しい金属触媒の使用にある。MPV還元は、水素化ホウ素ナトリウムと関連試薬の開発により「時代遅れ」とされてきた。[2]
MPV還元は、1925年にアルバート・ヴェルレイとハンス・メーアヴァイン、ルドルフ・シュミットのチームによって独立して発見されました。彼らは、アルミニウムエトキシドとエタノールの混合物がアルデヒドをアルコールに還元できることを発見しました。 [3] [4]ポンドルフは、この反応をケトンに適用し、触媒をイソプロパノール中のアルミニウムイソプロポキシドにアップグレードしました。[5]
機構
MPV 還元は、図 2 に示すように、6 員環遷移状態を伴う触媒サイクルを経ると考えられています。アルミニウムアルコキシド1から始めて、カルボニル酸素が配位して、4 配位アルミニウム中間体2が得られます。中間体2と3 の間で、水素化物は、ペリ環式機構を介してアルコキシ配位子からカルボニルに移動します。この時点で、新しいカルボニルは解離し、3 配位アルミニウム種4を与えます。最後に、溶液からのアルコールが新しく還元されたカルボニルを置き換えて、触媒1 を再生します。
サイクルの各ステップは可逆的である。反応は中間体と生成物の熱力学的特性によって駆動される。この反応にはラジカル機構やアルミニウム水素化物種を含む機構など、いくつかの他の機構が提案されている。一般的に受け入れられている直接水素化物移動は、実験データと理論データによって裏付けられている。[6]
化学選択性
メーアヴァイン・ポンドルフ・フェルレイ還元の大きな魅力の一つは、その化学選択性である。アルデヒドはケトンより先に還元されるため、反応をある程度制御することができる。あるカルボニルを別のカルボニルの存在下で還元する必要がある場合は、一般的なカルボニル保護基を使用することができる。アルケンやアルキンなど、他の手段では通常は還元に問題が生じる基は、これらの条件下では反応性がない。[7]
立体選択性
アルミニウムベースの Meerwein–Ponndorf–Verley 還元は、プロキラルなケトンに対して実行でき、キラルなアルコールを生成します。不斉還元を達成する主な 3 つの方法は、キラルなアルコール水素化物源の使用、分子内 MPV 還元の使用、またはアルミニウムアルコキシド上のキラル配位子の使用です。
非対称MPV還元を達成する1つの方法は、キラルな水素化物供与アルコールを使用することです。キラルアルコール(R)-(+)- sec - o-ブロモフェンエチルアルコールの使用により、2-クロロアセトフェノンの還元で82%ee（エナンチオマー過剰率）が得られました。[8]このエナンチオ選択性は、図3に示すように、6員遷移状態における2つのフェノール基の立体的構造によるものです。図3では、2つのフェニル基による2の大きな立体的影響により、1が2よりも優先されます。
分子内MPV還元を使用すると、良好なエナンチオ純度が得られます。[9]ケトンを水素化物源に結びつけることで、1つの遷移状態のみが可能になり（図4）、不斉還元につながります。ただし、この方法では、2つの試薬が近いため、逆オッペナウアー酸化を受ける可能性があります。したがって、反応は熱力学的平衡下で進行し、生成物の比率は相対的な安定性に関連しています。反応後、分子の水素化物源部分を除去することができます。
アルミニウムアルコキシド上のキラル配位子は、MPV還元の立体化学的結果に影響を与える可能性があります。この方法は、置換アセトフェノンを最大83%eeで還元します[10] （図5）。この方法の魅力は、化学量論的なキラリティー源ではなくキラル配位子を使用することです。この方法の選択性が低いのは、遷移状態の形状に起因します。遷移状態は平面の6メンバー遷移状態であることが示されています。これは、信じられているZimmerman-Traxlerモデルのような遷移状態とは異なります。[6]
範囲
他の還元剤の使用と比較すると、メーアヴァイン・ポンドルフ・ヴェルレイ還元の使用にはいくつかの問題が制限されます。立体化学の制御は著しく制限されます。市販の試薬を使用する場合は、大量のアルミニウムアルコキシドが必要になることが多く、いくつかの既知の副反応があります。
市販のアルミニウムイソプロポキシドは入手可能であるが、それを使用するには、100～200 mol% の触媒負荷が必要になることが多い。これは、MPV 還元を大規模に使用することを妨げている。トリメチルアルミニウム試薬からその場で製造されるアルミニウムアルコキシドは、10% の負荷ではるかに優れた活性を示す。この活性の違いは、市販製品の大きな凝集状態によるものと考えられている。[11]
いくつかの副反応が起こることが知られています。ケトン、特にアルデヒドの場合、アルドール縮合が観察されています。α水素を持たないアルデヒドはティシュチェンコ反応を起こすことができます。[7]最後に、還元によって生成されたアルコールは脱水されてアルキル炭素になる場合もあります。
バリエーション
メーアヴァイン・ポンドルフ・ヴェルレイ還元は、キラルアルコキシドを用いたケチミンからのキラルアミンの合成に使用されている。ケチミンの窒素にホスフィノイル基を付加することで、最大98%eeの高いエナンチオ選択性が可能になった。 [12]
ランタニドや遷移金属を用いたメーアヴァイン・ポンドルフ・ヴェルレイ還元に関する研究が行われている。ルテニウムとサマリウムはともに、カルボニルからアルコールへの還元において高収率と高立体選択性を示した。[13] [14]しかし、ルテニウム触媒はルテニウム水素化物中間体を経由することが示されている。メーアヴァイン・ポンドルフ・ヴェルレイ還元は、プルトニウム(III)イソプロポキシドによっても合成的に有用な収率で達成されている。[15]
標準的なMPV還元は均一反応であるが、いくつかの不均一反応が開発されている。[16]
参照
参考文献
- ^ Wilds, AL (1944). 「アルミニウムアルコキシドによる還元（メーアヴァイン・ポンドルフ・ヴェルレイ還元）」.有機反応. 2 (5): 178–223. doi :10.1002/0471264180.or002.05.
- ^ Brown, Herbert C.; Ramachandran, P. Veeraraghavan (1996). 「60年間のヒドリド還元」。有機合成における還元。ACSシンポジウムシリーズ。第641巻。pp. 1–30。doi :10.1021 / bk -1996-0641.ch001。ISBN 9780841233812。
- ^ ハンス・メールヴァイン;ルドルフ・シュミット（1925年）。 「アルデヒデンとケトネンによる、新王国の消滅」。ユストゥス・リービッヒの化学アナレン。444 (1): 221–238。土井：10.1002/jlac.19254440112。
- ^ Verley, A. (1925). 「2つの分子間の官能基の交換。アルコール基とアルデヒド基の交換」。Bull . Soc. Chim. Fr. 37 : 537–542。
- ^ ヴォルフガング・ポンドルフ (1926)。 「リバーシブルの Austausch der Oxydationsstufen zwischen Aldehyden oder Ketonen einerseiits und primären oder sekundären Alkoholen anderseits」。アンゲヴァンテ・ケミー。39 (5): 138–143。Bibcode :1926AngCh..39..138P。土井：10.1002/ange.19260390504。
- ^ ab R. Cohen; CR Graves; ST Nguyen、JML Martin 、 MA Ratner (2004)。「アルミニウム触媒によるカルボニルのアルコールへの Meerwein-Schmidt-Ponndorf-Verley 還元のメカニズム」。アメリカ化学会誌。126 (45): 14796–14803。doi :10.1021/ja047613m。PMID 15535705 。
- ^ ab De Graauw、CF;ピーターズ、JA;ヴァン・ベッカム、H. ;ハスケンス、J. (1994)。 「メールワイン・ポンドルフ・ヴァーレー還元とオッペナウアー酸化：統合的アプローチ」。合成。1994 (10): 1007.土井:10.1055/s-1994-25625。
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{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ GK Chuah; S. Jaenicke; YZ Zhu; SH Liu (2006). 「不均一触媒による Meerwein–Ponndorf–Verley 還元」Current Organic Chemistry . 10 (13): 1639–1654. doi :10.2174/138527206778249621.