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逆ディールス・アルダー反応（rDA反応）は、ディールス・アルダー（DA）反応の逆反応であり、[4+2]環化脱離である。シクロヘキセンからジエンとジエノフィルが形成される。熱によって自然に起こることもあれば、酸や塩基の媒介によって起こることもある。[1] [2]
原理的には、温度が十分に高ければ、ディールス・アルダー反応が逆方向に進行することが熱力学的に有利になる。実際には、この反応は、合成に関連する温度で進行するために、一般にいくつかの特別な構造的特徴を必要とする。例えば、シクロヘキセンが分解してブタジエンとエテンが生じることは観察されているが、800 Kを超える温度でのみ観察されている。[3]しかし、適切な駆動力があれば、ディールス・アルダー反応は比較的穏やかな条件下で逆方向に進行し、出発シクロヘキセン誘導体からジエンとジエノフィルが得られる。このプロセスは1929年には早くも知られており、アセチレンとディールス・アルダー/レトロディールス・アルダー反応を経てエチレンと芳香族化合物を放出するシクロヘキサジエンの検出に適用されていた。[4]それ以来、さまざまな基質がrDAの対象となり、多くの異なるジエンとジエノフィルが得られている。さらに、捕捉性ジエンまたはジエノフィルの存在下でrDAを実施すると、多くの一時的な反応性種が捕捉される。[5]
メカニズムと立体化学
一般的なメカニズム
逆ディールス・アルダー反応は、ディールス・アルダー反応の微視的逆反応であり、協調的（必ずしも同期的ではない）な、環状の単一ステップの反応である。逆ディールス・アルダー反応の証拠は、ディールス・アルダー付加物のエンド-エキソ異性化の観察によって提供された。[6]高温では、運動学的エンド付加物からより熱力学的に安定したエキソ生成物への異性化は、rDA/DA シーケンスによって起こると仮定された。しかし、このような異性化は、完全に分子内の [3,3]-シグマトロピック（コープ）プロセスによって起こる可能性がある。後者の証拠は、以下の反応によって提供された。「ヘッド・ツー・ヘッド」異性体は得られなかったため、完全に分子内の異性化プロセスであることが示唆された。[7]
（２）
立体化学
ディールス・アルダー反応と同様に、rDAはジエンとジエノフィルの配置を保存します。エンド付加物とエキソ付加物の相対的な反転速度についてはあまり知られておらず、研究ではシクロヘキセン出発物質の相対的な配置と反転速度の間に相関関係がないことが示されています。[8]
範囲と制限
いくつかの rDA 反応は、放出されるジエノフィルの反応性または揮発性が高いため、室温で自然に発生します。ただし、ほとんどの反応では、追加の熱または化学活性化が必要です。rDA によって形成されるさまざまなジエンとジエノフィルの相対的な傾向を次に示します。
ジエン:フラン、ピロール>ベンゼン>ナフタレン>フルベン>シクロペンタジエン>アントラセン>ブタジエン
ジエノフィル: N 2 > CO 2 >ナフタレン>ベンゼン、ニトリル>メタクリレート>マレイミド>シクロペンタジエン、イミン、アルケン>アルキン
全炭素ジエノフィル
ディールス・アルダー反応は2つのπ結合を2つのσ結合と交換するため、本質的に熱力学的には順方向が有利である。しかし、この固有の熱力学的偏りを克服するためのさまざまな戦略が知られている。ルイス酸を出発物質の基本官能基と錯形成させると、順方向反応が分子内反応の場合でも逆ディールス・アルダー反応が誘発される可能性がある。[9]
（３）
分離した生成物が出発物質よりも塩基性が低い場合、塩基媒介を利用してrDAを誘導することができます。この戦略は、例えばシクロペンタジエンの付加物から芳香族シクロペンタジエニルアニオンを生成するために使用されています。[10]出発物質に戦略的に配置された電子吸引基は、このプロセスを本質的に不可逆的にすることができます。
（4）
捕獲困難なジエンまたはジエノフィルの単離または反応が目的である場合、2 つの戦略のいずれかを使用できます。独立した手段で合成されたディールス・アルダー付加物を真空フラッシュ熱分解すると、極めて反応性が高く寿命の短いジエノフィルが得られます (これはその後、固有のジエンによって捕捉されます)。[11]あるいは、rDA 反応はスカベンジャーの存在下で実行できます。スカベンジャーはジエンまたは (より一般的には) ジエノフィルと反応して、逆 DA プロセスの平衡を生成物に導きます。スカベンジャーを使用すると、反応性の高いシアノアクリレートをディールス・アルダー付加物 (独立して合成) から単離できます。[12]
（５）
ヘテロ原子ジエノフィル
ピリミジンまたはピラジンのDA付加物のrDA反応ではニトリルが放出されることがある。結果として得られる高度に置換されたピリジンは、他の手段では入手が困難な場合がある。[13]
（6）
ピリドンのディールス・アルダー付加物からイソシアネートを放出することで、高度に置換された芳香族化合物を生成することができる。イソシアネートは、目的の生成物であれば単離または捕捉することができる。[14]
（７）
6員環の環状ジアゼンからの窒素の放出は一般的であり、室温ではしばしば自発的に起こる。このような反応はクリック反応に利用することができ、クリック反応ではアルカンが1,2,4,5-テトラジンとディールスアルダー反応を起こし、その後窒素の損失を伴う逆ディールスアルダー反応を起こす。この別の例では、示されているエポキシドは0℃で逆ディールスアルダー反応を起こす。ジアゼンとエポキシドの間にシス関係がある異性体は、180℃以上に加熱した後にのみ反応する。[15]
（８）
rDAを介した酸素の協調的放出は一重項酸素の形成をもたらす。いくつかの環状過酸化物のrDA反応では一重項酸素の収率が非常に高く、この例では90%を超える一重項酸素の収率が得られている。[16]
（9）
二酸化炭素はrDA反応中に放出される一般的なジエノフィルである。アルキンと2-ピロンのディールス・アルダー付加物はrDAを受けて二酸化炭素を放出し、芳香族化合物を生成することができる。[17]
（10）
実験条件と手順
典型的な条件
rDA 反応の程度を制御する唯一の要因は内部エネルギーであり、これらの反応で通常挙げられる唯一の変数は温度です。したがって、「典型的」とみなせる条件はありません。揮発性生成物を生成する rDA 反応の場合、この生成物を除去すると反応が促進される可能性がありますが、これらの反応のほとんど (たとえば窒素および酸素を放出する rDA) は、追加の誘導がなければ不可逆です。
参考文献
- ^ Rickborn, B. (1998). 「レトロ–ディールス–アルダー反応 パート I. C–C ジエノフィル」. レトロ–ディールス–アルダー反応 パート I. C–C ジエノフィル. 第 52 巻. pp. 1–393. doi :10.1002/0471264180.or052.01. ISBN 978-0471264187。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ Rickborn, B. (1998). 「レトロディールスアルダー反応パート II. 1 個以上のヘテロ原子を持つジエノフィル」.レトロディールスアルダー反応パート II. 1 個以上のヘテロ原子を持つジエノフィル. 第 53 巻. pp. 223–629. doi :10.1002/0471264180.or053.02. ISBN 978-0471264187。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ 内山 正夫; 富岡 忠雄; 天野 明 (2002-05-01). 「シクロヘキセンの熱分解」.物理化学ジャーナル. 68 (7): 1878–1881. doi :10.1021/j100789a036.
- ^ ディールズ、O.アルダー、K.スタイン、G.プライズ、P.ウィンクラー、H. (1929)。 「シンテセン・イン・デア・ヒドロアロマティシェン・ライヘ、VI.ミッテルング、クルト・アルダーとゲルハルト・シュタイン：γ-bzwのワッサーストフとナフト-とアントラキノンの超強力な水和物。（Mitbearbeitet von Paul Pries und Hans Winckler）」。化学。ベル。62 (8): 2337.土井:10.1002/cber.19290620872。
- ^ Ichihara, A. (1987). 「天然物合成におけるレトロディールスアルダー戦略」.合成. 1987 (3): 207–222. doi :10.1055/s-1987-27894.
- ^ アルダー、K.;リッケルト、HF (1936)。 「Zur Kenntnis der Dien-synthese. I. Über eine Methode der direkten Unterscheidung cyclischer Penta- und Hexa-diene」。ユスタス・リービッヒ・アン。化学。524 : 180-189土井：10.1002/jlac.19365240109。
- ^ ハスロウイン、J.ルサック、F. (1977)。 「レトロディールスアルダー型の熱破壊。V. (±) イプセノールの合成」。フランス社会通信会報、第 2 部。 11–12: 1242–1244。
- ^ Rye, AR; Wege, D. (1974). 「エキソ-およびエンド-トリシクロ[6,2,1,0 2,7 ]ウンデカ-3,5,9-トリエンの調製と熱分解」. Aust. J. Chem . 27 (9): 1943. doi :10.1071/CH9741943.
- ^ Rogers, C.; Keay, BA (1991). 「触媒メチルアルミニウムジクロリド:フランジエンの分子内ディールス・アルダー反応を促進する効率的な方法」(PDF) . Tetrahedron Lett . 32 (45): 6477. doi :10.1016/0040-4039(91)80197-E. hdl : 1880/44897 . S2CID 97379495.
- ^ Neukam, W.; Grimme, W. (1978). 「シアノシクロペンタジエニドイオンに至るアニオン性 (4+2)-シクロ反転」Tetrahedron Lett . 19 (25): 2201. doi :10.1016/S0040-4039(01)86845-3.
- ^ Ahmar, M.; Romain, I.; Bloch, R. (1993). 「エリスロノリドのエナンチオマー濃縮C(1)-C(7)サブユニットの効率的かつ高度に立体選択的な合成」J. Org. Chem . 58 (11): 2953. doi :10.1021/jo00063a009.
- ^ Buck, CJJ (1978). 「ビス(2-シアノアクリレート)モノマーの明確な合成。I. アントラセン付加物経由」。Polym . Sci., Polym. Chem. Ed . 16 (10): 2475–2507. Bibcode :1978JPoSA..16.2475B. doi :10.1002/pol.1978.170161007.
- ^ Martin, JCJ (1980). 「ジシアノピリミジンからのピリジンの合成。ストレプトニグリンのC環へのディールス・アルダー法」J. Heterocycl. Chem . 17 (5): 1111–1112. doi :10.1002/jhet.5570170554.
- ^ Afarinkia, K.; Vinader, V.; Nelson, TD; Posner, GH (1992). 「2-ピロンと2-ピリドンのディールス・アルダー環付加反応」. Tetrahedron . 48 (42): 9111. doi : 10.1016/S0040-4020(01)85607-6 .
- ^ Liao, Y.; White, JB (1990). 「エキソ-およびエンド-6,7-ジアゾ-3-オキソトリシクロ[3.2.2.0 2,4 ]ノン-6-エンからの窒素排出におけるエポキシド立体化学の影響の検討」Tetrahedron Lett . 31 (36): 5129. doi :10.1016/S0040-4039(00)97822-5.
- ^ Turro, NJ; Chow, MF (1979). 「芳香族化合物のエンドペルオキシドの熱分解に対する磁場の影響。一重項酸素収量および活性化エントロピーとの相関関係」J. Am. Chem. Soc . 101 (13): 3701. doi :10.1021/ja00507a067.
- ^ 櫻井宏;エリヤマ、ヤイ。細見 明;中平裕也；カブト、C. (1984)。 「ドデカメチル-3,4,7,8,11,12-ヘキサシラシクロドデカ-1,5,9-トリインの調製と反応」。化学。しましょう。13 (4): 595–598。土井：10.1246/cl.1984.595。