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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
オキサジリジン | |
| 体系的なIUPAC名
1-オキサ-2-アザシクロプロパン | |
| その他の名前
オキサアジリジン[1]
オキサアザシクロプロパン | |
| 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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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| ＣＨ３ＮＯ | |
| モル質量 | 45.041 グラムモル−1 |
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。
インフォボックス参照
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オキサジリジンは、酸素、窒素、炭素を含む3員複素環を特徴とする有機分子です。オキサジリジンの最大の用途は、ヒドラジンの工業生産における中間体です。オキサジリジン誘導体は、エノラートのαヒドロキシル化、オレフィンのエポキシ化およびアジリジン化、その他のヘテロ原子移動反応など、さまざまな酸化のための有機化学の特殊試薬としても使用されます。オキサジリジンはニトロンの前駆体としても機能し、さまざまなヘテロクムレンとの[3+2]環化付加に関与して、置換された5員複素環を形成します。キラルなオキサジリジン誘導体は、プロキラルなエノラートやその他の基質への不斉酸素移動を引き起こします。一部のオキサジリジンは、窒素の反転に対する障壁が高いという特性も備えているため、窒素中心でキラリティーが発生する可能性があります。
歴史
オキサジリジン誘導体は、1950年代半ばにエモンズ[2]によって初めて報告され、その後クリム[3]、ホーナーとユルゲンス[4]によって報告されました。酸素と窒素は、その高い電気陰性度のために一般に求核剤として作用しますが、オキサジリジンは両方のヘテロ原子の求電子移動を可能にします。この珍しい反応性は、非常に歪んだ3員環と比較的弱いNO結合の存在によるものです。求核剤は、窒素置換基が小さい場合（R 1 = H）、アジリジン窒素を攻撃する傾向があり、窒素置換基の立体的嵩が大きい場合は酸素原子を攻撃します。オキサジリジン系の珍しい電子工学を利用して、エノラートのα-ヒドロキシ化、アルケンのエポキシ化、硫化物とセレン化物の選択的酸化、 N-求核剤のアミノ化、N-アシルアミド化など、さまざまな酸素および窒素移動反応を実行できます。
ケトンの存在下で過酸化水素によるアンモニアの酸化を介してヒドラジンを工業的に生産する過酸化プロセスは、 1970年代初頭に開発されました。 [5] [6]
キラルなカンファースルホニルオキサジリジンは、化学療法剤として販売されているタキソールなどの複雑な製品の合成に有用であることが証明されています。ホルトン タキソールの全合成とウェンダー タキソールの全合成は、どちらもカンファースルホニルオキサジリジンによる不斉 α-ヒドロキシル化を特徴としています。
合成
NH、N-アルキル、N-アリールオキサジリジン
NH、N-アルキル、および N-アリールオキサジリジンを合成するための 2 つの主なアプローチは、過酸によるイミンの酸化(A) とカルボニルのアミノ化(B) です。
さらに、キラルイミンの酸化やキラル過酸によるイミンの酸化により、エナンチオ純粋なオキサジリジンが得られる可能性がある。一部のオキサジリジンは、100～130 kJ/molの反転障壁により、室温で窒素原子の配置が安定するというユニークな特性を持つ。立体化学が完全に配置が安定な窒素によるエナンチオ純粋なオキサジリジンが報告されている。[7]
いいえ-スルホニルオキサジリジン
1970年代後半から1980年代初頭にかけて、フランクリン・A・デイビスは、酸素移動試薬としてのみ機能し、今日最も広く使用されているオキサジリジンのクラスである最初のN-スルホニルオキサジリジンを合成しました。 [8]もともとはmCPBAと相間移動触媒であるベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを使用して合成されましたが、現在では酸化剤としてオキソンを使用する改良合成法が最も普及しています。 [9]
現在、多くのN-スルホニルオキサジリジンが使用されており、それぞれ特性と反応性がわずかに異なります。これらの試薬を下の表にまとめます。[10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]
ペルフルオロオキサジリジン
電子吸引性の高いパーフルオロアルキル置換基を有するオキサジリジンは、典型的なオキサジリジンよりもジオキシランに似た反応性を示す。[ 19]注目すべきことに、パーフルオロアルキルオキサジリジンは、特定のCH結合を高い選択性で水酸化する。パーフルオロオキサジリジンは、パーフルオロイミンをパーフルオロメチルフルオロカルボニル過酸化物およびHFスカベンジャーとして作用する金属フッ化物にさらすことによって合成することができる。[19]
反応
ヒドラジン生産
オキサジリジンは、ヒドラジンを製造するための過酸化物プロセスの中間体です。この方法では、メチルエチルケトンの存在下でアンモニアを酸化してオキサジリジンを生成するというステップを経て、毎年何百万キログラムものヒドラジンが生産されています。[20]
- Me(Et)C=O + NH 3 + H 2 O 2 → Me(Et)CONH + H 2 O
次のステップでは、オキサジリジンはヒドラゾンに変換され、これがヒドラジンへの直接的な道となります。
- Me(Et)CONH + NH 3 → Me(Et)C=NNH 2 + H 2 O
酸素の移動
エノラートのα-ヒドロキシル化
α-ヒドロキシケトン、またはアシロインは、多くの天然物に存在する重要な合成モチーフです。α-ヒドロキシケトンは、α-ジケトンの還元、脱離基のヒドロキシル基への置換、エノラートの直接酸化など、多くの方法で合成されています。 オキソジペルオキシモリブデン（ピリジン）-（ヘキサメチルリン酸トリアミド）（MoOPH）およびN-スルホニルオキサジリジンは、このプロセスで実行される最も一般的な求電子性酸素源です。N-スルホニルオキサジリジンを使用する利点の1つは、MoOPHや他の酸化剤と比較して、より高いキラル誘導がほぼ常に観察されることです。[21]求電子剤としてN-スルホニルオキサジリジンを使用したエバンスのキラル補助剤によるα-ヒドロキシル化では、高い収率（77～91%）とdr （ 95：5～99：1）が報告されています。[21]キラル誘導は、SAMPやRAMPを含む多くの他のキラルケトンやキラル補助基を有するケトンでも実証されている。[10]
プロキラルなエノラートをカンファースルホニルオキサジリジン誘導体で不斉水酸化する広範な研究が報告されており、中程度から高いエナンチオマー過剰が達成されている。[13] この立体化学的結果を正当化する一般的に受け入れられている提案された遷移状態は、R 1の立体的嵩高さがアプローチの面を決定するオープン遷移状態を伴う。[10]
いくつかのヒドロキシル化の選択性は、上記の表のオキサジリジン3bおよび3cのようにオキサジリジン環にα位の配位基を付加することで、場合によっては大幅に改善される可能性がある。 [16]これらの例では、金属オキシアニオンが硫酸塩および樟脳骨格上の配位基からのキレート化によって安定化される閉じた遷移状態を経て反応が進行すると提案されている。[10]
オキサジリジンによるα-ヒドロキシル化は、全合成において広く実施されている。これは、ホルトンのタキソール全合成とウェンダーのタキソール全合成の両方において重要なステップである。さらに、フォーサイスは、オカダ酸のC3-C14（置換1,7-ジオキサスピロ[5.5]ウンデカ-3-エン）系の合成においてこの変換を実施した。[22]
アルケンのエポキシ化
アルケンのエポキシ化は、エポキシドをさまざまな方法で誘導体化できるため、一般的な反応です。従来、実験室でのエポキシ化は、mCPBA または他の過酸を使用して行われます。オキサジリジンは、酸に非常に敏感なエポキシドの形成に有用であることがわかっています。[7] (−)-ケトミニンは、以下に示すように、後期段階の変換としてオキサジリジンエポキシ化によって合成されました。[23]
合成上の有用性が高い別の変換法は、不斉 エポキシ化である。不斉エポキシ化には、シャープレスエポキシ化、ヤコブセン・カツキエポキシ化、ジュリア・コロンナエポキシ化などがある。これらの方法では、選択性を達成するために特定の官能基が必要である。シャープレスエポキシ化はアリルアルコールに特異的であり、ヤコブセンエポキシ化にはcis -二置換アリールアルケンが必要であり、ジュリアエポキシ化にはα-β 不飽和ケトンが必要である。キラルなオキサジリジンは、多くの官能基化されていないアルケンに立体特異的に作用する。 [7]オキサジリジンキラル単位で触媒的に立体特異的エポキシ化を行うことさえ可能である。大規模合成でエナンチオマー過剰のレベルが実用的になるまでには、これらの反応のさらなる調査が必要になるかもしれない。Lusinichi et al.下記に示すように、オキソンを化学量論的酸化剤として用いたキラルなオキサジリジニウム塩による不斉エポキシ化を研究した。[24]
不活性炭化水素の水酸化
パーフルオロオキサジリジンは、非活性炭化水素を顕著な位置特異性とジアステレオ特異性で水酸化することが知られている。 [19]これは非常に切望されている変換であり、特に酸化剤の非金属性を考慮すると、同様の反応性と特異性はめったに匹敵しません。パーフルオロオキサジリジンは、第三級水素に対して高い選択性を示します。第一級炭素の水酸化と、2つの酸化可能な部位を持つ化合物のジヒドロキシル化はこれまで観察されていません。立体化学の保持は非常に高く、多くの場合95〜98％です。（立体化学の保持は、フッ化物塩の添加によってさらに強化される場合があります）。[25]
窒素移動
非置換またはアシル化された窒素を持つオキサジリジンは窒素原子移動が可能であるが、この反応性はあまり注目されていない。[26]
アミノ化いいえ-求核剤
N-非置換オキサジリジンによる求核剤のアミノ化は 、可能な求核剤とそれに対応する生成物の幅が広く、非常に多用途である。 ヒドラジンは第二級または第三級アミンのアミノ化から誘導され、ヒドロキシルアミンとチオヒドロキサミンは対応するアルコールとチオールから形成され、スルフィミドはチオエーテルから形成され、α-アミノケトンは対応するエノラートの攻撃によって形成される可能性がある。[27]
いいえ-アシルアミド化
アシル化アミンの転移は非置換アミンの転移よりも困難であるが、オキサジリジンによるアミン転移とは異なり、アシル化アミンを直接転移する代替法はない。[27]アシルアミン転移は主にアミンとヒドラジンを求核剤として使用して行われてきた。アシル化窒素の炭素求核剤への転移は文献にはいくつか記載されているものの、成功した例はほとんどない。[27]
再配置
オキサジリジンは、紫外線照射または Cu Iなどの一電子移動試薬の存在下でラジカル機構を介して転位反応を起こすことがわかっている。スピロ環式オキサジリジンは、対応するラクタムに環拡大する。[28]転位置換基は立体電子効果によって決定され、窒素上の孤立電子対にトランスする基が常に優勢な転位生成物となる。[29]この効果を考慮すると、高い反転障壁によるキラル窒素を利用して転位を誘導することができる。この現象は、以下の転位で観察された選択性によって実証されている。左側の転位では、熱力学的に不利な生成物のみが観察されるのに対し、右側の反応では、より安定性の低いラジカル中間体から誘導された生成物が優先される。[28]
オーベは、この転位反応を（+）-ヨヒンビン[28]の合成における重要なステップとして利用しました。ヨヒンビンは、選択的セロトニン再取り込み阻害薬によって引き起こされる勃起不全や性的問題の治療に効果がある可能性があるとNIHによって分類された天然医薬品です。[30]
また、オキサジリジンは熱によりニトロンに転位することも注目に値する。生成するニトロンのシス-トランス選択性は低いが、収率は良好から優れている。一部のオキサジリジンは時間の経過とともにニトロン中間体を経てラセミ化すると考えられている。[7]
ヘテロクムレンによる環化付加
オキサジリジンはヘテロクムレンと付加環化反応を起こし、下図に示すように、いくつかのユニークな5員環複素環を与える。この反応性は、歪んだ3員環と弱いNO結合によるものである。[7]
参考文献
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