2017年6月21日
酢酸アリルによる電子不足アルケンのルテニウム触媒オレフィン化については、ここで説明する。この外部酸化剤を含まないプロトコールは、高い効率と良好な立体選択性および位置選択性を有し、( Z 、 E ) - ブタジエン骨格への新規な合成経路を開く。
このルテニウム触媒および酸化剤フリープロトコールの全体的な目標は、アミノカルボニルを指向基として使用して、電子欠損アルケンのオレフィン化によりZ、E-ブタジエンを合成することです。この方法は、酢酸アリルを用いたアルケンのオリフィン化など、C-H結合官能基化における重要な疑問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、Z、E-ブタジエンがアクリルアミドから直接得ることができ、酢酸アリルは触媒中の安価なルテニウムを使用して酸化防止剤をもたらすことです。
手順を実演するのは、私たちの研究室の大学院生であるChunbing Yuです。この手順を開始する前に、8ミリリットルのスクリューキャップ反応バイアルを互換性のある磁気攪拌バーで120°Cのオーブンで2時間以上乾燥させます。バイアルをオーブンから取り出した後、使用前に不活性ガスで室温に冷却してください。分析天びんを使用して、3.7ミリグラムの塩化ルテニウムサイムダイマーと13.7ミリグラムのヘキサフルオロアンチモン酸銀を反応バイアルに秤量します。
次に、1ミリリットルの乾燥1,2-ジクロロロエタンを反応viaeに加えます。分析天びんを使用して、0.2ミリモルのアクリルアミドを反応バイアルに秤量します。次に、マイクロシリンジで43マイクロリットルの酢酸アリルを反応バイアルに加えます。
これに続いて、反応バイアルをアルゴンで覆い、すぐに互換性のあるスクリューキャップで覆います。反応混合物を室温で5分間撹拌します。次に、反応混合物を油浴中で摂氏110度に加熱し、16〜18時間攪拌します。
バイアルを冷却した後、薄層クロマトグラフィーまたはTLCを使用して、反応混合物をアクリルアミド標準試料と比較することにより、反応の進行をモニターします。酢酸エチルと石油エーテルの比率を1:2にしてTLCプレートを開発します。次に、粗製品を最小量のジクロロメタンに溶解し、石油エーテルで湿らせたシリカゲルカラムにロードします。
溶離液として酢酸エチルと石油エーテルの混合物を使用して、カラムクロマトグラフィーによってクロスカップリング生成物を分離します。溶離液を含む製品をフラスコに接続した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を蒸発させます。次に、フラスコを高真空に最低2時間置き、NMR分光法による特性評価のために20〜50ミリグラムの製品を取得します。
ここでは、ルテニウムシメンクロリドダイマーを触媒として使用して、さまざまな添加剤や溶媒のスクリーニングを含む、1,3-ブタジエンの調製条件の最適化を示します。反応の範囲は、酢酸アリル2aの存在下でさまざまなアクリルアミドを最適化された条件に提出することによって調査しました。中程度から優れた収率が得られ、良好な比率選択性とアルケン選択性が得られました。
異なるアリル誘導体と分岐アリルアセテートの反応性も調べました。αおよびβ置換アリルアセテートは、クロスカップリングに対して完全に不活性でした。一方、ガンマ置換されたアリルアセテートは微量生成物のみを提供しました。
他のアリルカルボン酸エステルは、酢酸アリル2aと比較して反応性の低下を示しました。また、アリルメチルカーボネート2fはより不活性で、24%の収率で製品を形成しました。反応機構を調べるために、重水素標識実験を2回行いました。
アクリルアミド1gを酢酸D4の存在下で標準的な触媒系にさらしたところ、カチオン性ルテニウム種によりアクリルアミド上でZ選択的な水素重水素交換が起こり、可逆的なシクロメタリック化イベントが示されました。また、分子間同位体研究では3.2の速度論的同位体効果が観察されており、オレフィン性炭素-水素結合の金属化ステップが速度決定ステップに関与している可能性が示唆されました。
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本記事では、アリル酢酸エステルを用いて電子不足アルケンから(Z,E)-ブタジエンを合成する、ルテニウム触媒によるオレフィン化法について解説します。このプロトコルでは、アミノカルボニル基を配向基として利用することで、外部酸化剤を必要とせずに高い効率と選択性を実現しています。
本手法は、アミノカルボニル基を配向基として用い、電子欠乏アルケンからZ,E-ブタジエンを直接合成することを可能にし、生物活性を有するジエン骨格へのステップエコノミカルな経路を提供します。外部酸化剤を排除し、安価なルテニウム触媒を採用することで、初期段階の創薬化学における廃棄物の削減と操作の簡略化を実現しています。高い立体選択性と幅広い基質適応性は、ブタジエンを含むリード候補化合物の構造活性相関の迅速な探索を支援します。
この手法は初期の探索ワークフローに適しており、リード化合物同定に向けたブタジエン骨格への迅速なアクセスを可能にし、創薬化学プログラムにおける反復的な「設計・合成・評価」サイクルを支援します。