三枝・伊藤酸化

三枝・伊藤酸化反応は有機化学で用いられる化学反応である。1978年に三枝健夫と伊藤嘉彦によってカルボニル化合物にα-β不飽和を導入する方法として発見された。^[1]当初報告された反応は、シリルエノールエーテルの形成に続いてパラジウム(II)酢酸塩およびベンゾキノンで処理して対応するエノンを生成するというものである。当初の発表では、有機銅塩などの求核剤による1,4-付加後の不飽和の再生に有用であると記されていた。

非環式基質の場合、反応は熱力学的E-オレフィン生成物のみを生成します。

この発見の約8年前には、不活性ケトンを酢酸パラジウムで処理すると、同じ生成物が低収率で得られるという報告がありました。^{[2]三枝と伊藤による主な改善は、}エノール型が反応性種であることを認識し、シリルエノールエーテルに基づく方法を開発したことでした。

ベンゾキノンは、還元型パラジウム(0)からパラジウム(II)を再生するための犠牲酸化剤として使用されるため、最初に少量の高価な酢酸パラジウム(II)が必要になります。ベンゾキノンを使用せずに過剰の酢酸パラジウム(II)を使用することで、反応条件と精製を簡素化できます。^[3]^[4]この反応では通常、ほぼ化学量論量のパラジウムが使用されるため、工業的に使用するには高価すぎると考えられることが多いため、触媒バリアントの開発が進んでいます。^[5]^[6]^[7]この欠点にもかかわらず、三枝酸化は、複雑な分子に機能を導入するための穏やかな後期段階の方法として、多くの合成で使用されています。

機構

三枝・伊藤酸化のメカニズムは、パラジウムがエノールオレフィンに配位し、続いてシルイル基が失われ、オキソアリルパラジウム錯体が形成されるというものである。β-水素化物脱離によりパラジウム水素化物エノン錯体が得られ、還元脱離により酢酸およびPd ⁰とともに生成物が得られる。^[8]脱離段階の可逆性により平衡化が可能になり、非環式基質における熱力学的 E選択性につながる。生成物は安定したPd ⁰ -オレフィン錯体を形成できることが示されており、これが反応の触媒変種で見られる再酸化の困難さの原因である可能性がある。^[9]

三枝酸化のメカニズム。わかりやすくするために、連結された酢酸基は省略されています。

範囲

三枝・伊藤酸化の幅広い応用性は、複雑な分子のいくつかの古典的な合成に使用されていることからも明らかです。2006年に福山徹が行ったモルヒネの合成はその一例であり、この変換ではカルバメート置換基とエーテル置換基の存在が許容されます。^[10]

サミュエル・J・ダニシェフスキーによる(+)および(-)ペリビシンの合成は、カルボンと3-トリメチルシロキシ-1,3-ブタジエンのディールス・アルダー付加物の三枝・伊藤酸化反応から始まり、以下のエノンが得られた。この場合、酸化はアルケンおよびカルボニル基の存在を許容した。^[11]

ヨン・チアン・トゥによるアルツハイマー病治療薬ガランタミンの合成でも同様に、酸に敏感なアセタール基の存在下でこの反応が利用された。^[12]

ラリー・E・オーバーマンによるラウレニンの合成では、ピリジニウムクロロクロメートによるワンポット酸化とそれに続くサエグサ酸化を利用しており、ハロゲンとスルホン酸塩の存在を許容している。^[13]

デイビッド・ウィリアムズが報告したサンブトキシンの合成では、保護されていないエノール基を含む新しい三枝・伊藤酸化反応が用いられている。エノン生成物はそのまま環化してエノールを再生し、テトラヒドロピラン環を形成する。その後、メトキシメチル基を脱保護すると天然物が得られる。^[14]

バリエーション

この反応の改良の大部分は、主にその高コストのため、パラジウム塩に関して変換を触媒的にすることに重点が置かれてきました。元の条件は技術的には触媒的ですが、それでも 50 mol% のパラジウム (II) 酢酸塩が必要であり、大規模合成にはコストが法外に高くなります。

この反応の触媒バージョンにおける大きな進歩は、パラジウム(II)種を効果的に再生する共酸化剤へと向かっています。具体的には、大気中の酸素と化学量論的アリル炭酸塩を使用する条件が開発されました。

前者に関しては、1995年にラロックが開発した方法は、三枝-伊藤酸化の触媒代替として環境的にもコスト的にも魅力的な方法である。^[15]

この方法は反応時間が長く、西田によるプラチフィリドの合成で示されたように、化学量論的等価物よりも大幅に低い収率を生み出すことが多い。2つの方法を比較すると、触媒法の欠点が浮き彫りになる。^[16]

主に辻次郎によって、化学量論的ジアリルカーボネートや他のアリルカーボネートを使用する触媒変種も開発されている。これらの場合、溶媒の選択が重要であり、ニトリル溶媒は目的のエノンを生成するが、エーテル溶媒は代わりにα-アリルケトンを生成する。^[17]

この後者の方法は合成ツールとして大きな成功を収めており、最も有名なのは有名な毒物ストリキニーネの柴崎による全合成である。^[18]

これらの方法にもかかわらず、α-β不飽和の触媒的導入に関しては、まだ多くの作業が残されています。

参照

参考文献

^ 伊藤義彦; 平尾俊一; 三枝健夫 (1978)、「パラジウム(II)触媒によるシリルエノールエーテルの脱ヒドロシリル化によるα,β-不飽和カルボニル化合物の合成」、有機化学ジャーナル、43 (5): 1011–1013、doi :10.1021/jo00399a052
^ Theissen, RJ (1971)、「α,β-不飽和カルボニル化合物の調製」、有機化学ジャーナル、36 (6): 752–757、doi :10.1021/jo00805a004
^ リュー、J.サウスダコタ州ロテスタ。Ｓｏｒｅｎｓｅｎ、Ｅ．Ｊ．（２０１１）、「プロイロムチリンの分子フレームワークの簡潔な合成」、Ｃｈｅｍ．共通。、47 (5): 1500–1502、土井:10.1039/C0CC04077K、PMC 3156455、PMID 21079876
^ 不破宏;貝沼直也；立花和也；佐々木正（２００２）、「（−）−ガンビエロールの全合成」、Ｊ．Ａｍ．化学。社会、124 (50): 14983–14992、土井:10.1021/ja028167a、PMID 12475341
^ Lu, Y.; Nguyen, PL; Lévaray, N.; Lebel, H. (2013)、「パラジウム触媒によるサエグサ–伊藤酸化：トリメチルシリルエノールエーテルからのα,β-不飽和カルボニル化合物の合成」、J. Org. Chem.、78 (2): 776–779、doi :10.1021/jo302465v、PMID 23256839
^ Gao, WM; He, ZQ; Qian, Y.; Zhao, J.; Huang, Y. (2012)、「二重結合を生成するための一般的なパラジウム触媒による好気性脱水素」、Chem. Sci.、3 (3): 883–886、doi :10.1039/C1SC00661D
^ Diao, TN; Stahl, SS (2011)、「ケトンの直接パラジウム触媒好気性脱水素による環状エノンの合成」、J. Am. Chem. Soc.、133 (37): 14566–14569、doi :10.1021/ja206575j、PMC 3173566、PMID 21851123
^ 酸化 Archived 2011-03-12 at the Wayback Machine、Chem 215 講義ノート
^ Porth, S.; Bats, JW; Trauner, D.; Giester, G.; Mulzer, J. (1999)、「三枝酸化のメカニズムに関する考察：新規パラジウム(0)-テトラオレフィン錯体の単離」、Angewandte Chemie International Edition、38 (13–14): 2015–2016、doi :10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<2015::aid-anie2015>3.0.co;2-#、PMID 34182691
^ 内田憲一; 横島誠; 菅哲也; 福山哲也 (2006)、「(±)-モルヒネの全合成」、オーガニックレターズ、8 (23): 5311–5313、doi :10.1021/ol062112m、PMID 17078705
^ アンヘレス、AR; ウォーターズ、SP; ダニシェフスキー、SJ (2008)、「(+)-および(-)-ペリビシンEの全合成」、アメリカ化学会誌、130 (41): 13765–13770、doi :10.1021/ja8048207、PMC 2646880、PMID 18783227
^ Hu, X.-D.; Tu, YQ; Zhang, E.; Gao, S.; Wang, S.; Wang, A.; Fan, C.-A.; Wang, M. (2006)、「(±)-ガランタミンの全合成」、Organic Letters、8 (9): 1823–5、doi :10.1021/ol060339b、PMID 16623560
^ Overman, LE; Thompson, AS (1988)、「(-)-ラウレニンの全合成。アセタール開始環化反応を利用した官能基化8員環エーテルの合成」、アメリカ化学会誌、110 (7): 2248–2256、doi :10.1021/ja00215a040
^ Williams, DR; Tuske, RA (2000)、「4-ヒドロキシ-2-ピリジノンの構築。(+)-サンブトキシンの全合成」、Org. Lett.、2 (20): 3217–3220、doi :10.1021/ol006410+、PMID 11009385
^ Larock, RC; Hightower, TR; Kraus, GA; Hahn, P.; Zheng, D. (1995)、「エノールシランからエノンおよびエナールへの、シンプルで効果的な新しいパラジウム触媒による変換」、Tetrahedron Letters、36 (14): 2423–2426、doi :10.1016/0040-4039(95)00306-w
^ 平岡誠; 原田誠; 西田明 (2010)、「(−)-プラチフィリドの触媒的エナンチオ選択的全合成とその構造修正」、有機化学ジャーナル、75 (11): 3871–3874、doi :10.1021/jo1003746、PMID 20459138
^ 辻淳; 南郁; 清水郁 (1983)、「飽和ケトンおよびアルデヒドからシリルエノールエーテルを経由するパラジウム触媒によるα,β-不飽和ケトンおよびアルデヒドの新規合成法」、テトラヘドロンレターズ、24 (50): 5635–5638、doi :10.1016/s0040-4039(00)94160-1
^ Ohshima, T.; Xu, Y.; Takita, R.; Shimizu, S.; Zhong, D.; Shibasaki, M. (2002)、「触媒的不斉マイケル反応およびタンデム環化反応を用いた (−)-ストリキニーネのエナンチオ選択的全合成」、Journal of the American Chemical Society、124 (49): 14546–14547、doi :10.1021/ja028457r、PMID 12465959

[Saegusa-1] 伊藤義彦; 平尾俊一; 三枝健夫 (1978)、「パラジウム(II)触媒によるシリルエノールエーテルの脱ヒドロシリル化によるα,β-不飽和カルボニル化合物の合成」、有機化学ジャーナル、43 (5): 1011–1013、doi :10.1021/jo00399a052

[Theissen-2] Theissen, RJ (1971)、「α,β-不飽和カルボニル化合物の調製」、有機化学ジャーナル、36 (6): 752–757、doi :10.1021/jo00805a004

[Liu-3] リュー、J.サウスダコタ州ロテスタ。Ｓｏｒｅｎｓｅｎ、Ｅ．Ｊ．（２０１１）、「プロイロムチリンの分子フレームワークの簡潔な合成」、Ｃｈｅｍ．共通。、47 (5): 1500–1502、土井:10.1039/C0CC04077K、PMC 3156455、PMID 21079876

[Fuwa-4] 不破宏;貝沼直也；立花和也；佐々木正（２００２）、「（−）−ガンビエロールの全合成」、Ｊ．Ａｍ．化学。社会、124 (50): 14983–14992、土井:10.1021/ja028167a、PMID 12475341

[Lu-5] Lu, Y.; Nguyen, PL; Lévaray, N.; Lebel, H. (2013)、「パラジウム触媒によるサエグサ–伊藤酸化：トリメチルシリルエノールエーテルからのα,β-不飽和カルボニル化合物の合成」、J. Org. Chem.、78 (2): 776–779、doi :10.1021/jo302465v、PMID 23256839

[Gao-6] Gao, WM; He, ZQ; Qian, Y.; Zhao, J.; Huang, Y. (2012)、「二重結合を生成するための一般的なパラジウム触媒による好気性脱水素」、Chem. Sci.、3 (3): 883–886、doi :10.1039/C1SC00661D

[Diao-7] Diao, TN; Stahl, SS (2011)、「ケトンの直接パラジウム触媒好気性脱水素による環状エノンの合成」、J. Am. Chem. Soc.、133 (37): 14566–14569、doi :10.1021/ja206575j、PMC 3173566、PMID 21851123

[Myers-8] 酸化 Archived 2011-03-12 at the Wayback Machine、Chem 215 講義ノート

[Porth-9] Porth, S.; Bats, JW; Trauner, D.; Giester, G.; Mulzer, J. (1999)、「三枝酸化のメカニズムに関する考察：新規パラジウム(0)-テトラオレフィン錯体の単離」、Angewandte Chemie International Edition、38 (13–14): 2015–2016、doi :10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<2015::aid-anie2015>3.0.co;2-#、PMID 34182691

[Uchida-10] 内田憲一; 横島誠; 菅哲也; 福山哲也 (2006)、「(±)-モルヒネの全合成」、オーガニックレターズ、8 (23): 5311–5313、doi :10.1021/ol062112m、PMID 17078705

[Angeles-11] アンヘレス、AR; ウォーターズ、SP; ダニシェフスキー、SJ (2008)、「(+)-および(-)-ペリビシンEの全合成」、アメリカ化学会誌、130 (41): 13765–13770、doi :10.1021/ja8048207、PMC 2646880、PMID 18783227

[Hu-12] Hu, X.-D.; Tu, YQ; Zhang, E.; Gao, S.; Wang, S.; Wang, A.; Fan, C.-A.; Wang, M. (2006)、「(±)-ガランタミンの全合成」、Organic Letters、8 (9): 1823–5、doi :10.1021/ol060339b、PMID 16623560

[Overman-13] Overman, LE; Thompson, AS (1988)、「(-)-ラウレニンの全合成。アセタール開始環化反応を利用した官能基化8員環エーテルの合成」、アメリカ化学会誌、110 (7): 2248–2256、doi :10.1021/ja00215a040

[Williams-14] Williams, DR; Tuske, RA (2000)、「4-ヒドロキシ-2-ピリジノンの構築。(+)-サンブトキシンの全合成」、Org. Lett.、2 (20): 3217–3220、doi :10.1021/ol006410+、PMID 11009385

[Larock-15] Larock, RC; Hightower, TR; Kraus, GA; Hahn, P.; Zheng, D. (1995)、「エノールシランからエノンおよびエナールへの、シンプルで効果的な新しいパラジウム触媒による変換」、Tetrahedron Letters、36 (14): 2423–2426、doi :10.1016/0040-4039(95)00306-w

[Hiraoka-16] 平岡誠; 原田誠; 西田明 (2010)、「(−)-プラチフィリドの触媒的エナンチオ選択的全合成とその構造修正」、有機化学ジャーナル、75 (11): 3871–3874、doi :10.1021/jo1003746、PMID 20459138

[Tsuji-17] 辻淳; 南郁; 清水郁 (1983)、「飽和ケトンおよびアルデヒドからシリルエノールエーテルを経由するパラジウム触媒によるα,β-不飽和ケトンおよびアルデヒドの新規合成法」、テトラヘドロンレターズ、24 (50): 5635–5638、doi :10.1016/s0040-4039(00)94160-1

[Ohshima-18] Ohshima, T.; Xu, Y.; Takita, R.; Shimizu, S.; Zhong, D.; Shibasaki, M. (2002)、「触媒的不斉マイケル反応およびタンデム環化反応を用いた (−)-ストリキニーネのエナンチオ選択的全合成」、Journal of the American Chemical Society、124 (49): 14546–14547、doi :10.1021/ja028457r、PMID 12465959