カップリング反応
有機化学において、カップリング反応は2つの反応分子が結合する反応の一種です。このような反応では、しばしば金属触媒の助けが必要になります。重要な反応の一つとして、RM型（R = 有機基、M = 主族中心金属原子）の主族有機金属化合物がR'-X型の有機ハロゲン化物と反応し、生成物RR'中に新たな炭素-炭素結合を形成する反応が挙げられます。最も一般的なカップリング反応はクロスカップリング反応です。[1] [2] [3]
リチャード・F・ヘック、根岸英一、鈴木章は、パラジウム触媒クロスカップリング反応の開発により2010年のノーベル化学賞を受賞した。[4] [5]
大まかに言えば、2 種類のカップリング反応が認識されています。
- 2つの同一のパートナーを結合するホモカップリング。積は対称的なR−Rである。
- ヘテロカップリングは2つの異なるパートナーを結合させる反応です。これらの反応はクロスカップリング反応とも呼ばれます。[6]生成物は非対称で、R−R'です。
ホモカップリング型
カップリング反応はウルマン反応によって説明されます。
| 反応 | 年 | 有機化合物 | カプラー | 述べる | |
|---|---|---|---|---|---|
| ウルツ反応 | 1855 | 処方箋 | sp 3 | 還元剤としてのNa | 乾燥エーテルを媒体として |
| ピナコールカップリング反応 | 1859 | R-HC=OまたはR 2 (C=O) | さまざまな金属 | プロトン供与体が必要 | |
| グレイザーカップリング | 1869 | RC≡CH | sp | 銅 | H受容体としてのO 2 |
| ウルマン反応 | 1901 | アルエックス | sp 2 | 銅 | 高温 |
| フィッティヒ反応 | アルエックス | sp 2 | ナ | 乾燥エーテルを媒体として | |
| ショル反応 | 1910 | アルH | sp 2 | NaAlCl 4 ( l ) | O 2 は水素受容体として働く。おそらく微量の Fe 3+触媒であり、高熱を必要とする。 |
クロスカップリングタイプ
| 反応 | 年 | 反応物A | 反応物B | 触媒 | 述べる | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| グリニャール反応 | 1900 | R-MgBr | sp、sp 2、sp 3 | R-HC=OまたはR(C=O)R 2 | sp 2 | 触媒的ではない | |
| ゴンバーグ・バッハマン反応 | 1924 | Ar-H | sp 2 | Ar'-N 2 + X − | sp 2 | 触媒的ではない | |
| カディオ・ホドキエヴィチ結合 | 1957 | RC≡CH | sp | RC≡CX | sp | 銅 | ベースが必要 |
| カストロ・スティーブンスカップリング | 1963 | RC≡CH | sp | アルエックス | sp 2 | 銅 | |
| コーリー・ハウス合成 | 1967 | R 2 CuLiまたはRMgX | sp 3 | 処方箋 | sp 2、 sp 3 | 銅 | 銅触媒バージョン（Kochi、1971年） |
| カッサー反応 | 1970 | アルケン | sp 2 | 処方箋 | sp 3 | パッド | ベースが必要 |
| 熊田カップリング | 1972 | Ar-MgBr | sp 2、 sp 3 | アルエックス | sp 2 | PdまたはNiまたはFe | |
| ヘック反応 | 1972 | アルケン | sp 2 | アルエックス | sp 2 | PdまたはNi | ベースが必要 |
| 園頭カップリング | 1975 | RC≡CH | sp | 処方箋 | sp 3 sp 2 | パラジウムと銅 | ベースが必要 |
| 村橋カップリング[7] | 1975 | RLi | sp 2、 sp 3 | アル-X | sp 2 | PdまたはNi | 村橋によるPd触媒バージョン（1979年） |
| 根岸カップリング | 1977 | R-Zn-X | sp 3、 sp 2、 sp | 処方箋 | sp 3 sp 2 | PdまたはNi | |
| スティル反応 | 1978 | R-SnR 3 | sp 3、 sp 2、 sp | 処方箋 | sp 3 sp 2 | パッド | |
| 鈴木反応 | 1979 | RB(OR) 2 | sp 2 | 処方箋 | sp 3 sp 2 | PdまたはNi | ベースが必要 |
| 檜山カップリング | 1988 | R-SiR 3 | sp 2 | 処方箋 | sp 3 sp 2 | パッド | ベースが必要 |
| ブッフヴァルト・ハートヴィヒアミノ化 | 1994 | R 2 N-H | sp 3 | 処方箋 | sp 2 | パッド | NCカップリング、 第2世代遊離アミン |
| 福山カップリング | 1998 | R-Zn-I | sp 3 | RCO(SEt) | sp 2 | PdまたはNi [8] | |
| リーベスキンド・シュログル結合 | 2000 | RB(OR) 2 | sp 3、 sp 2 | RCO(SEt) Ar-SMe | sp 2 | パッド | CuTCが必要です |
| (Li)クロス脱水素カップリング(CDC) | 2004 | RH | sp、sp 2、sp 3 | R'-H | sp、sp 2、sp 3 | Cu、Fe、Pdなど | 酸化剤または脱水素化が必要 |
| ウルツ・フィッティヒ反応 | 1864 | 処方箋 | sp 3 | アル-X | sp 2 | ナ | 乾燥エーテル |
アプリケーション
カップリング反応は医薬品の製造において日常的に用いられている。[3] 共役ポリマーもこの技術を用いて製造される。[9]
参考文献
- ^ 遷移金属を用いた有機合成ロッド・ベイツISBN 978-1-84127-107-1
- ^ クロスカップリングの新しい動向：理論と応用Thomas Colacot（編） 2014 ISBN 978-1-84973-896-5
- ^ ab King, AO; Yasuda, N. (2004). 「医薬品合成におけるパラジウム触媒クロスカップリング反応」.プロセス化学における有機金属. 有機金属化学の話題. 第6巻. ハイデルベルク: シュプリンガー. pp. 205– 245. doi :10.1007/b94551. ISBN 978-3-540-01603-8。
- ^ 「2010年ノーベル化学賞 - リチャード・F・ヘック、根岸英一、鈴木章」NobelPrize.org. 2010年10月6日. 2010年10月6日閲覧。
- ^ Johansson Seechurn, Carin CC; Kitching, Matthew O.; Colacot, Thomas J.; Snieckus, Victor (2012). 「パラジウム触媒クロスカップリング：2010年ノーベル賞への歴史的文脈的視点」Angewandte Chemie International Edition . 51 (21): 5062– 5085. doi :10.1002/anie.201107017. PMID 22573393.
- ^ スミス、マイケル・B.;マーチ、ジェリー（2007年）、上級有機化学：反応、メカニズム、構造（第6版）、ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンス、p.449、ISBN 978-0-471-72091-1
- ^ Hazra, Susanta; Johansson Seechurn, Carin CC; Handa, Sachin; Colacot, Thomas J. (2021-10-15). 「40年ぶりの村橋カップリングの復活」 . ACS Catalysis . 11 (21): 13188– 13202. doi :10.1021/acscatal.1c03564. ISSN 2155-5435. S2CID 244613990.
- ^ Nielsen, Daniel K.; Huang, Chung-Yang (Dennis); Doyle, Abigail G. (2013-08-20). 「アルキルアジリジンのニッケル触媒による根岸クロスカップリング」. Journal of the American Chemical Society . 135 (36): 13605– 13609. Bibcode :2013JAChS.13513605N. doi :10.1021/ja4076716. ISSN 0002-7863. PMID 23961769.
- ^ Hartwig, JF (2010).有機遷移金属化学 結合から触媒まで. ニューヨーク: University Science Books. ISBN 978-1-891389-53-5。
