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有機アジドは、アジド（– N 3）官能基を含む有機化合物です。[1]アジドは、研究者にとって興味深い反応性を示しますが、その使用に伴う危険性のため、商業的に使用されることはほとんどありません。低分子量のアジドは特に危険であると考えられており、避けられています。研究室では、アジドはアミンの前駆体です。アジドとアルキンの間の「クリック反応」やシュタウディンガー連結反応に関与することでも知られています。これら2つの反応は一般に非常に信頼性が高く、コンビナトリアルケミストリーに適しています。
歴史
フェニルアジド（「ジアゾアミドベンゾール」）は、1864年にピーター・グリースがアンモニアとフェニルジアゾニウムの反応によって合成した。[2] [3] 1890年代に、ヒドラゾ酸（HN 3 ）を発見したテオドール・クルティウスは、アシルアジドからイソシアネートへの転位について記述し、後にクルティウス転位と名付けられた。[4]ロルフ・フイスゲンは、同名の1,3-双極子環状付加について記述した。[5] [6]
有機化学者の間では、アジドに対する関心は、これらの化合物の不安定性が報告されているため、比較的控えめでした。 [7]状況は、Sharpless らによる有機アジドと末端アルキン間の Cu 触媒 (3+2) 環化付加の発見によって劇的に変化しました。[8] [9]アジド基とアルキン基は「生体直交性」であり、つまり生体システムと相互作用せず、同時に驚くほど高速で選択的なカップリングを起こします。このタイプの正式な 1,3-双極環化付加は、いわゆる「クリックケミストリー」の最も有名な例となり[10] [11] (おそらく、専門家以外には知られていない唯一の例)、有機アジドの分野は爆発的に成長しました。
準備
さまざまな方法がありますが、ほとんどの場合、あらかじめ形成されたアジド含有試薬を使用します。
アルキルアジド
ハロゲン置換による
擬ハロゲン化物として、アジドは一般に多くの脱離基、例えばBr −、I −、Ts O −、スルホン酸基などを置換してアジド化合物を生成します。[13] [14 ]アジド源はアジ化ナトリウム（NaN 3 ）が最も一般的ですが、アジ化リチウム（LiN 3）も実証されています。
アルコールから
脂肪族アルコールは、アジ化水素酸を用いた光延反応の変形によってアジドを与える。[1]ヒドラジンは亜硝酸ナトリウムとの反応によってアジドを形成することもある。[16]アルコールは、2-アジド-1,3-ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロリン酸（ADMP）[17]を用いるか、光延条件下[18]でジフェニルホスホリルアジド（DPPA）を用いると、一段階でアジドに変換できる。
エポキシドとアジリジンから
トリメチルシリルアジド （CH 3）3 SiN 3、トリブチルスズアジド（CH 3 CH 2 CH 2 CH 2）3 SnN 3はいずれも使用されており、[7]エナンチオ選択的[19]反応の修正も知られている。アミノアジドはそれぞれエポキシドとアジリジン環の開裂によって得られる。[20] [21]
アミンから
アゾ転移化合物であるトリフルオロメタンスルホニルアジドとイミダゾール-1-スルホニルアジドはアミンと反応して対応するアジドを与える。トリフルオロメタンスルホニルアジド（Tf N 3）とトシルアジド（Ts N 3）を用いたアミンへのジアゾ転移が報告されている。[22]
ヒドロアジ化
アルケンのヒドロアジ化は実証されている[23]
アリールアジド
アリールアジドは、適切なジアゾニウム塩をアジ化ナトリウムまたはトリメチルシリルアジドで置換することによって調製できます。求核芳香族置換反応も可能であり、塩化物でも可能です。アニリンと芳香族ヒドラジンは、アルキルアミンとヒドラジンと同様にジアゾ化されます。 [1]
アシルアジド
アルキルまたはアリールアシル塩化物は水溶液中でアジ化ナトリウムと反応してアシルアジドを生成し[24] [25]、これはクルチウス転位でイソシアネートを与える。
ダット・ワーマル反応
アジドの合成の古典的な方法はダット・ワーマル反応[26]であり、ジアゾニウム塩がスルホンアミドと反応してまずジアゾアミノスルフィネートになり、次に加水分解されてアジドとスルフィン酸になります。[27]
反応
有機アジドは有用な有機反応に関与する。末端窒素は軽度の求核性を示す。一般的に、求核剤は末端窒素Nγでアジドを攻撃し、求電子剤は内部原子Nαで反応する。 [ 28]アジドは二原子窒素を容易に押し出す傾向があり、この傾向はシュタウディンガー結紮やクルチウス転位などの多くの反応で利用されている。[29]
アジドは水素化分解[30]またはホスフィン（例えばトリフェニルホスフィン）を用いたシュタウディンガー反応によってアミンに還元される。この反応により、アジドは保護された-NH 2シントンとして機能することができ、 1,1,1-トリス（アミノメチル）エタンの合成によって示される。
- 3 H 2 + CH 3 C(CH 2 N 3 ) 3 → CH 3 C(CH 2 NH 2 ) 3 + 3 N 2
アジドアルキンヒュイスゲン付加環化では、有機アジドは1,3-双極子として反応し、アルキンと反応して置換1,2,3-トリアゾールを生成します。
いくつかのアジド反応を次の図に示す。おそらく最も有名なのはホスフィンとの反応で、イミノホスホラン 22 が生じる。これらは加水分解されて第一級アミン 23 （シュタウディンガー反応）[31]になったり、カルボニル化合物と反応してイミン 24 （アザ-ウィッティヒ反応）[32] [33] [34]になったり、その他の変換を受ける。アジドの熱分解によりニトレンが生じ、さまざまな反応に関与する。ビニルアジド 19 は 2H-アジリン 20 に分解する。[28] [35]窒素含有量の低いアルキルアジド（( n C + n O) / n N ≥ 3）は比較的安定しており、約 175 °C 以上でのみ分解する。[36]
アルキルアジドの直接光化学分解は、ほぼ例外なくイミン（例えば 25 および 26）をもたらす。[28]アジド基は一重項励起状態に昇格し、その後ニトレンの介在なしに協奏転位を受けると提案されている。しかし、三重項増感剤の存在は、反応機構を変え、三重項ニトレンの形成をもたらす可能性がある。後者は、 -269 °C でのESR 分光法によって直接観察され、いくつかの光分解で推測された。[37] [38]三重項メチルニトレンは、その一重項形態よりも 31 kJ/mol 安定しており、したがって、おそらく基底状態である。[28] [39]
アジドの二重結合または三重結合への (3+2)-付加環化は、有機化学で最もよく利用される付加環化の 1 つであり、それぞれトリアゾリン (例 17) またはトリアゾールを生成します。[40] [41] [42]触媒なしの反応は協奏的ペリ環式反応であり、アルケン成分の配置がトリアゾリン生成物に転移します。ウッドワード–ホフマン指定は [π4s+π2s] であり、反応は対称性が許容されます。サストマンによると、これはタイプ II 付加環化であり、つまり 2 つのHOMOと 2 つのLUMO が同等のエネルギーを持ち、したがって電子吸引性置換基と電子供与性置換基の両方が反応速度の増加につながる可能性があります。[43] [44]反応物と遷移状態(TS) の両方が非極性であるため、反応は一般に大きな溶媒効果がありません。[45]
もう一つのアジド規則体はトシルアジドであり、ここでは窒素挿入反応においてノルボルナジエンと反応する： [46]
アプリケーション
一部のアジドは、生体直交化学レポーター、つまり生体システム 内での代謝経路を「クリック」して確認できる分子として価値があります。
抗ウイルス薬ジドブジン（AZT）にはアジド基が含まれています。
安全性
いくつかの有機アジ化物は爆発性が高く毒性が高い物質として分類されている。[47]
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外部リンク
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- 有機アジドの合成、最近の方法
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