オッペナウアー酸化

オッペナウアー酸化
名前の由来	ルパート・ヴィクトル・オッペナウアー
反応タイプ	有機酸化還元反応
識別子
有機化学ポータル	オッペナウアー酸化
RSCオントロジー ID	RXNO:0000047

オッペナウアー酸化は、ルパート・ヴィクトル・オッペナウアー [de] ^[1]にちなんで名付けられ、第二級アルコールをケトンに選択的に酸化する穏やかな方法です。

この反応は、メールヴァイン・ポンドルフ・フェルレイ還元の逆反応である。^[2]アルコールは、過剰のアセトン中のアルミニウムイソプロポキシドで酸化される。これにより、平衡が生成物側にシフトする。

この酸化は第二級アルコールに対して選択性が高く、アミンや硫化物などの他の敏感な官能基は酸化しない。^[3]第一級アルコールはオッペナウアー条件下で酸化できるが、アルデヒド生成物のアルドール縮合が競合するため、この方法では第一級アルコールが酸化されることはめったにない。オッペナウアー酸化は、酸に不安定な基質の酸化に今でも使われている。この方法は、比較的穏やかで毒性のない試薬を使用する（例えば、反応はアセトン/ベンゼン混合物中で行われる）ため、クロム酸塩（例：クロロクロム酸ピリジニウム）またはジメチルスルホキシド（例：スワーン酸化）に基づく酸化法やデス・マーチン酸化に大きく取って代わられた。オッペナウアー酸化は、ステロイド、ホルモン、アルカロイド、テルペンなどの合成など、さまざまな工業プロセスで一般的に使用されている。

機構

このメカニズムの第一段階では、アルコール (1) がアルミニウムに配位して錯体 (3) を形成し、第二段階ではアルコキシドイオン (4) によって脱プロトン化されてアルコキシド中間体(5) が生成される。第三段階では、酸化剤アセトン (7) と基質アルコールの両方がアルミニウムに結合している。アセトンはアルミニウムに配位し、アルコキシドからの水素化物転移のために活性化される。アルミニウム触媒によるアルコールの α 炭素からアセトンのカルボニル炭素への水素化物転移は、6 員遷移状態(8) を経て進行する。水素化物転移後に目的のケトン (9) が形成される。^[4]

利点

オッペナウアー酸化の利点は、比較的安価で毒性のない試薬を使用できることである。基質は一般にアセトン/ベンゼン混合物中で加熱されるため、反応条件は穏やかで穏やかである。オッペナウアー酸化のもう1つの利点は、ピリジニウムクロロクロメート(PCC)やデス・マーチンペルヨージナンなどの他の酸化法とは異なり、 2級アルコールは1級アルコールよりもはるかに速く酸化されるため、化学選択性が得られることである。さらに、ジョーンズ酸化などの他の酸化法とは異なり、アルデヒドがカルボン酸に過剰酸化されることはない。^[4]

変更

ヴェットシュタイン・オッペナウアー反応

1945年にヴェットシュタインが発見したヴェットシュタイン-オッペナウアー反応では、Δ5-3β-ヒドロキシステロイドがベンゾキノンを水素受容体としてΔ4,6-3-ケトステロイドに酸化される。この反応は、Δ4,6-3-ケトステロイドを一段階で製造できる点で有用である。^[5]

ウッドワード修正

ウッドワード修正法では、ウッドワードはアルミニウムアルコキシドの代わりにカリウムtert-ブトキシドを使用した。オッペナウアー酸化のウッドワード修正法は、オッペナウアー-ウッドワード酸化とも呼ばれ、特定のアルコール基が標準的なオッペナウアー反応条件下では酸化されない場合に用いられる。例えば、ウッドワードはキニーネをキニノンに酸化するためにカリウムtert-ブトキシドとベンゾフェノンを使用したが、これは従来のアルミニウム触媒系では、ルイス塩基性窒素がアルミニウム中心に配位して形成される錯体のためにキニーネを酸化できなかったためである。 ^[6]

その他の変更

いくつかの改良アルミニウムアルコキシド触媒も報告されている。例えば、丸岡らは、カルベオールをカルボン（テルペノイドと呼ばれる化学物質のグループに属する）に酸化する際に優れた収率（94%）で利用できる高活性アルミニウム触媒を報告した。^[7]

^{別の改良法[8]}では、触媒はトリメチルアルミニウムであり、アルデヒドである 3-ニトロベンズアルデヒドが酸化剤として使用され、例えばイソボルネオールから樟脳への酸化に用いられる。

合成アプリケーション

オッペナウアー酸化は、製薬業界ではモルヒネやコデインなどの鎮痛剤の製造に使用されています。例えば、コデイノンはコデインのオッペナウアー酸化によって製造されます。^[9]

オッペナウアー酸化はホルモンの合成にも利用される。プロゲステロンはプレグネノロンのオッペナウアー酸化によって生成される。^[10]

オッペナウアー酸化のわずかなバリエーションもステロイド誘導体の合成に使用されています。例えば、ルテニウム触媒を使用するオッペナウアー酸化の効率的な触媒バージョンは、5-不飽和3β-ヒドロキシステロイドを対応する4-エン-3-オン誘導体に酸化するために開発されました。^[11]

オッペナウアー酸化は1,4-ジオールと1,5-ジオールからのラクトンの合成にも用いられる。^[12]

副反応

オッペナウアー酸化の一般的な副反応は、アルデヒド生成物の塩基触媒アルドール縮合であり、α水素を持ち、β-ヒドロキシアルデヒドまたはα、β-不飽和アルデヒドを形成する。^[13]

もう一つの副反応はα水素を持たないアルデヒド生成物のティシェンコ反応であるが、これは無水溶媒の使用によって防ぐことができる。 ^{[4]もう一つの一般的な副反応は、}アリルアルコール基質の酸化中に起こる二重結合の移動である。^[14]

ステロイド誘導体のオッペナウアー酸化[15] — ステロイド誘導体のオッペナウアー酸化^[15]

参照

参考文献

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[1] オッペナウアー、RV (1937)。「Eine Methode der Dehydrierung von Sekundären Alkoholen zu Ketonen. I. Zur Herstellung von Sterinketonen und Sexhormonen」 [第二級アルコールのケトンへの脱水。 I. ステロールケトンと性ホルモンの調製]。Recl.トラヴ。チム。 Pays-Bas (ドイツ語)。56 (2): 137–144。土井：10.1002/recl.19370560206。

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利点

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ウッドワード修正

その他の変更

合成アプリケーション

副反応

参照

参考文献

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