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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン-4,6-ジオン | |
| その他の名前
イソプロピリデンマロネート
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.016.358 |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ6Ｈ8Ｏ4 | |
| モル質量 | 144.126 グラムモル−1 |
| 融点 | 94～95℃（201～203°F、367～368K）（分解）[1] |
| 酸性度（p Ka） | 4.97 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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メルドラム酸または2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン-4,6-ジオンは、化学式C 6 H 8 O 4の有機化合物です。分子は4つの炭素原子と2つの酸素原子を含む複素環式コアを持ち、化学式は[−O−(C(CH 3 ) 2 )−O−(C=O)−(CH 2 )−(C=O)−]と表記されることもあります。
無色の結晶性固体で、水にほとんど溶けません。加熱すると分解し、二酸化炭素、アセトン、ケテンを放出します。[2] [3]
プロパティ
酸度
この化合物は、環（炭素番号 5）のメチレン（CH 2 ）から水素イオンを簡単に失うことができ、隣接する炭素（番号 4 または 6）の 1 つとの間に二重結合が形成され、対応する酸素に負電荷が生じます。結果として生じる陰イオン[C 6 H 7 O 4 ] − は、 2 つの代替イオン間の共鳴によって安定化されるため、二重結合は非局在化され、カルボニルの各酸素は形式電荷 -1/2 を持ちます。
イオン化定数p Kaは4.97であり、カルボン酸基を含んでいなくても一塩基酸として振る舞う。[2] この化合物は、この特性と他の特性において、ジメドンやバルビツール酸に似ている。しかし、ジメドンは溶液中で主にモノエノール互変異性体として存在するのに対し、メルドラム酸はほぼ完全にジケトン型として存在する。[2]
この化合物の異常に高い酸性度は長い間異常であると考えられてきました。これは、近縁化合物であるジメチルマロネートよりも8桁も酸性度が高いからです。2004年に、大和田と同僚は、この化合物のエネルギー最小化配座構造により、αプロトンのσ* CH軌道がπ * COと一直線になるように適切な形状に配置され、その結果、基底状態ではCH結合が異常に不安定化することを突き止めました。[4]
準備
オリジナル合成
この化合物は、無水酢酸と硫酸中でアセトンとマロン酸を縮合させることによってメルドラムによって初めて合成されました。[3]
代替合成
メルドラム酸は、本来の製法の代替として、マロン酸、酢酸イソプロペニル（アセトンのエノール誘導体）、および触媒硫酸から合成することができます。
3番目の経路は、シュウ酸の存在下での亜酸化炭素 C 3 O 2とアセトンの反応である。[2]
用途
マロン酸とそのエステル誘導体、およびその他の1,3-ジカルボニル化合物と同様に、メルドラム酸はさまざまな求核反応の反応物として機能します。
アルキル化とアシル化
炭素5（2つのカルボニル基の間）の酸性により、アルキル化やアシル化などの反応を通じて、この位置でのメルドラム酸の簡単な誘導体化が可能になります。たとえば、脱プロトン化と単純なアルキルハロゲン化物（R−Cl ）との反応により、その位置にアルキル基（R−）が結合します。
アシル塩化物( R−(C=O)−Cl )との類似の反応では、代わりにアシル( R−(C=O)− ) が結合します。
これら 2 つの反応により、メルドラム酸は、さまざまな官能基を持つさまざまな構造の合成の開始足場として機能します。アルキル化された生成物はさらに操作して、さまざまなアミドおよびエステル化合物を生成できます。アルコールの存在下でアシル生成物を加熱すると、マロン酸エステル合成に似たプロセスでエステル交換と脱炭酸が起こります。環状ジエステルの反応性により、t-ブタノールのような障害のあるアルコールでも良好な反応性が得られ、[5]メルドラム酸とその誘導体のこの反応性は、さまざまな反応の開発に使用されました。[6] [7] [8] [9]アルコールとメルドラム酸誘導体の反応から生成されるケトエステルは、クノールピロール合成に有用です。
ケテンの合成
200℃を超える温度では[10] メルドラム酸はペリ環式反応を起こし、アセトンと二酸化炭素を放出し、反応性の高いケテン化合物を生成する: [11]
これらのケテンは、フラッシュ真空熱分解(FVP)を使用して分離できます。ケテンは求電子性が高く、さまざまな他の化学物質との付加反応、特にケテンの環化付加やジケテンへの二量化を起こすことができます。このアプローチにより、新しい C–C 結合、環、アミド、エステル、酸を 形成できます。
あるいは、熱分解を溶液中で行うことで、ケテンを単離することなくワンポット反応で同じ結果を得ることができる。このように多様な生成物を形成できるため、メルドラム酸は合成化学者にとって非常に有用な試薬となっている。[12] [13] [14]
歴史
この化合物は、1908年に合成を報告したアンドリュー・ノーマン・メルドラムにちなんで命名されました。 [3]彼はその構造をβ-ヒドロキシイソプロピルマロン酸のβ-ラクトンと誤認しました。正しい構造である1,3-ジオキサンのビスラクトンは1948年に報告されました。[15]
参考文献
- ^ 「メルドラム酸」。メルクインデックス。第 14 巻版。メルクリサーチラボラトリーズ。2006 年。1005 ページ。ISBN 978-0-911910-00-1。
- ^ abcd McNab, Hamish (1978). 「メルドラム酸」.化学協会レビュー. 7 (3): 345–358. doi :10.1039/CS9780700345.
- ^ abc Norman Meldrum, Andrew (1908). 「アセトンとマロン酸からのβ-ラクトン酸」. Journal of the Chemical Society, Transactions . 93 : 598–601. doi :10.1039/CT9089300598.
- ^ 中村 聡; 平尾 肇; 大和田 智彦 (2004). 「メルドラム酸の酸性度の根拠。C−H 酸性度と局在反応性軌道の特性との一貫した関係」。J. Org. Chem. 69 (13): 4309–4316. doi :10.1021/jo049456f. PMID 15202884.
- ^ 及川雄二; 菅野清志; 米光修 (1978). 「有機合成におけるメルドラム酸。2. β-ケトエステルの一般的かつ多用途な合成」。J . Org. Chem. 43 (10): 2087–2088. doi :10.1021/jo00404a066.
- ^ Ghosh, Santanu; Purkait, Anisha; Jana, Chandan K. (2020). 「環境に優しい脱炭酸N-、O-、S-アセチル化およびアシル化」.グリーンケミストリー. 22 (24): 8721–8727. doi :10.1039/D0GC03731A. S2CID 229195097.
- ^ Li, Jiang-Sheng; Da, Yu-Dong; Chen, Guo-Qin; Yang, Qian; Li, Zhi-Wei; Yang, Fan; Huang, Peng-Mian (2017 年 2 月 13 日)。「メルドラム酸によるアニリンの無溶媒・無触媒アシル化: アニリドへの簡便なアクセス」。ChemistrySelect。2 ( 5 ) : 1770–1773。doi : 10.1002 /slct.201601965。
- ^ Davis, Garrett J.; Sofka, Holly A.; Jewett, John C. (2020年4月3日). 「アミンの不可逆な水性共有結合修飾のための非常に安定したメルドラム酸誘導体」. Organic Letters . 22 (7): 2626–2629. doi :10.1021/acs.orglett.0c00597. PMC 7679203. PMID 32191483 .
- ^ Heard, David M.; Lennox, Alastair JJ (2021年5月7日). 「ジクロロメルドラム酸（DiCMA）：実用的で環境に優しいアミンジクロロアセチル化試薬」. Organic Letters . 23 (9): 3368–3372. doi :10.1021/acs.orglett.1c00850. hdl : 1983/89034a97-d592-4fcb-925d-459b9efd9a40 . PMID 33844547. S2CID 233223351.
- ^ Gaber, Abd El-Aal M.; McNab, Hamish (2001). 「メルドラム酸誘導体の熱分解の合成応用」. Synthesis . 2001 (14): 2059–2074. doi :10.1055/s-2001-18057.
- ^ Dumas, Aaron M.; Fillion, Eric (2009). 「触媒炭素-炭素結合形成プロセスにおけるメルドラム酸と5-アルキリデンメルドラム酸」. Acc. Chem. Res. 43 (3): 440–454. doi :10.1021/ar900229z. PMID 20000793.
- ^ 及川雄二; 平沢仁; 米光修 (1978). 「有機合成におけるメルドラム酸。1. エチルインドールプロピオネートの便利なワンポット合成」.テトラヘドロンレター. 19 (20): 1759–1762. doi :10.1016/0040-4039(78)80037-9.
- ^ Lipson, Victoria V.; Gorobets, Nikolay Yu. (2009). 「メルドラム酸の100年：ピリジンおよびピリミジン誘導体の合成における進歩」Mol. Divers. 13 (4): 399–419. doi :10.1007/s11030-009-9136-x. PMID 19381852. S2CID 20523615.
- ^ ボニファシオ、バスコ DB (2004)。 「メルドラムの酸」。シンレット。2004 (9): 1649 ～ 1650 年。土井: 10.1055/s-2004-829539。
- ^ Davidson, David; Bernhard, Sidney A. (1948). 「メルドラムの想定されるβ-ラクトン酸の構造」アメリカ化学会誌. 70 (10): 3426–3428. doi :10.1021/ja01190a060. PMID 18891879.
さらに読む
- ジェレンセル、ヤーノス。ドルマン、ジェルジ。ダルヴァス、フェレンツ (2006)。 「多成分反応におけるメルドラムの酸: 組み合わせ合成および多様性指向合成への応用」。QSAR と組み合わせ科学。25 (5–6): 439–448。土井：10.1002/qsar.200540212。
- Ivanov, Andrey S. (2008). 「天然物および類似体の合成におけるメルドラム酸および関連化合物」. Chem. Soc. Rev. 37 (4): 789–811. doi :10.1039/B716020H. PMID 18362984.
- キッド、ハミッシュ (2008 年 10 月 29 日)。「メルドラムの酸」。Chemistry World : 35–36 ページ。