前回に引き続き、2019年度の11号目のネイチャーのハイライトより。
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有機化学：配向基不要の選択的C-H官能基化
Nature 567, 7747
2019年3月14日
有機化学：配向基不要の選択的C-H官能基化
Nature 567, 7747
2019年3月14日
一般的に芳香族化合物のC–H官能基化反応は基質の電子状態によって決まり、そうした反応によって複数種の生成物が生じることが多い。最近では、配向基を用いることによって位置選択性が実現されている。今回T Ritterたちは、この選択性の問題に対して、配向基を必要とせず、アレーンの置換パターンに依存しない位置選択性の高い方法を報告している。硫黄系ラジカル化学を用いることで、パラ位にチアントレニウム基を導入できる。チアントレニウム基は、合成の要として機能し、遷移金属触媒反応と光酸化還元触媒反応を通してさまざまな官能基に変換できる。著者たちは、アリール化ピラゾールを合成する新種のミニスキ反応を報告している。
News & Views p.184
Letter p.223
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この論文はネイチャーのニュースにも取り上げられました。
日本語版本誌では、「有機化学：容易になった分子の修飾」と題されています。
見出しにおいては、「さまざまな化学基を分子の単一の位置に付けることができれば、有用な特性を持つ化合物の探究が促進される。今回、これを行う方法を一変させる可能性がある反応が報告された。」と取り上げられました。
フルテキストを直訳しますと・・・
分子装飾技術は、薬化学者を後押しします
となり、見出しを直訳しますと・・・
さまざまな化学基を分子内の1つの位置に結合できるため、有用な特性を持つ化合物の検索が容易になります。化学者がこれを行う方法を変える可能性のある反応が報告されています。
となります。本文を直訳しますと・・・
化学者は、複雑な有機分子の結合、特にそのような分子のフレームワークを形成する炭素-炭素（C-C）結合を構築するためのツールの開発と改良に数十年を費やしてきました。金属触媒によるクロスカップリング反応は、炭素とハロゲンの結合からC–C結合を生成し、長い間合成の反応として注目されてきました。 Natureのエキサイティングなレポートで、Bergerら[1]は、特殊なタイプの炭素-硫黄（C-S）結合を炭素-ハロゲン結合のプロキシとして使用する代替クロスカップリング戦略について説明しています。特に、このC–S結合は活性化されるため、クロスカップリングのために分子内で最も反応性の高い部位となり、前例のないレベルの選択性で個々の分子位置に直接インストールできます。したがって、著者の研究は、有機合成におけるクロスカップリング反応の戦略的使用を再構築する可能性があります。
合成化学の目的は、一般に、酵素への結合や特定の色の光の放射など、望ましい機能を持つ分子を作ることです。これには、分子内の化学基が特定の方法で接続されているか、特定の空間的配置が必要です。化学者は、理想的には、任意の分子に望ましい結合性と空間的配置を設定するツールを持ちたいと考えています。この目標に向けて大きく前進しましたが、困難は残っています。
問題は、石膏壁に絵を掛けるという課題に似ています。最適な状況は、写真を任意の位置に配置できることです。しかし、釘がアートワークを吊るす唯一の選択肢であった時代には、壁の石膏が木製のスタッドで支えられている位置に制限されていたため、スタッドを見つける問題が生じました。壁に損傷を与える間違いを犯す可能性があります。新しい技術により問題が簡素化されました。電子スタッドファインダにより検出が簡単になり、損傷のない接着剤を使用して壁にくっつくフックがより柔軟な爪の代替品を提供します。これらの優れたツールを使用して、最小限の手間で、希望するほぼすべての配置で写真を吊ることができます。
分子は空白の壁と考えることができます：特定の配置で化学基でそれらを装飾できるようにする必要がありますが、利用可能な反応により、アクセスできる位置が制限されている、および/または特定の位置をターゲットにすることが困難でした。金属触媒クロスカップリング[2]は、分子の装飾に非常に貴重です。この一連の反応により、C–C結合の形成を通じて非常に広範囲の基を分子に結合できますが、装飾する炭素原子にはハロゲン原子が既に結合している必要があります。分子内の特定の炭素に主にハロゲンをインストールする方法は存在しますが、サイト選択性の程度は異なります。炭素-ハロゲン結合（またはクロスカップリングにも関与する同等のモチーフ）を作成するためのより選択的な手段は、大いに可能になるでしょう。
炭素-水素（C–H）結合をC–C結合に変換できる金属触媒C–H結合の官能化[3]として知られる反応は、クロスカップリングの制限を回避するために部分的に開発されました。代わりに、すべての有機分子に見られる多くのC–H結合の1つを選択的かつ直接目的の製品のC–C結合に変換できますか？しかし、目覚ましい進歩にもかかわらず、金属触媒によるC–H官能化は、クロスカップリングほど広範囲の化合物にはまだ適用できません。また、一般的にハロゲン導入反応と同様のサイト選択性の問題があります。
Berger等。分子装飾の問題に対処するのに役立つ開発について説明します。ほぼ50年前の研究に触発されて[4]、著者は、CH結合の水素をチアントレニウムと呼ばれる基で置換し、それによって新しいCS結合を生成する非常に選択的な方法を報告しています（図1）。チアントレニウム基は、幅広いクロスカップリング反応のハロゲンプロキシとして機能します。
プロセスの最初のステップであるチアントレン化ステップは、驚くほどサイト選択的です。これは、チアントレニウム基が持続性の硫黄ベースのラジカルとして知られる種に由来するためです[5,6]。このラジカルの使用により、特定の分子内の多くのC–H結合を明確に区別する反応が促進されます。Berger等。この選択性が広範囲の分子にわたって保持されることを実証し、それにより、化学者が潜在的に反応性のあるC–H結合を持つ複雑な分子でどの部位が反応する可能性があるかを解明するのに役立つデータを提供します。本質的に、評価したほとんどすべてのケースで、各分子の電子的および構造的特性によって決定される選択性で、1つのC–H結合のみが反応します。
同様に印象的なのは、CS結合が「活性化された」炭素-ハロゲン結合として機能するチアントレン化化合物を使用して実行できるクロスカップリング反応の広さです[7]。さまざまなパラジウム触媒クロスカップリングが効果的であり、最も注目すべき例では、チアントレニウム基が炭素-ハロゲン結合または他の同様の反応基に優先して反応します。著者らはまた、彼らのチアントレニウム化合物が、銅媒介プロセスや「フォトレドックス」カップリングなど、他のタイプのクロスカップリング反応で機能することも発見しています。
Bergerと同僚が反応でテストした分子の約半分は医薬化合物であり、この化学の潜在的な価値を医療化学者に示しています。異なる化学基を持つ構造的に複雑な分子を装飾する能力を持つことは、薬物発見プログラムで生物活性化合物の類似体を合成するのに特に有用です[8]。この目的のために機能する比較可能な反応を、新しく報告された化学物質と同様に選択的かつ広範な基質で考えることは困難です。
それでも、これらの反応はすべての分子に適用できるわけではありません。一部の化学基は、チアントレン化条件（酸化性）に敏感であるため、酸化的副反応に関与する可能性があります。さらに、チアントレン化化合物は、広く使用されている特定のクロスカップリング反応（特に、炭素-窒素結合を生成するアミノ化反応）に関与することがまだ示されていません。このような反応を開発するには、さらに作業が必要です。
最後に、チアントレン化ステップのサイト選択性は、反応物分子の電子的および構造的特性によって完全に支配されます。異なるプロトコルを使用して、分子上の代替C–H部位を選択的にチアントレニル化できるかどうかを確認するのは興味深いでしょう。それまでの間、Bergerら。 C–Hの機能化を利用するクロスカップリングの魅力的な新しいアプローチの基盤を確立しました。実際、著者は、分子を装飾するための接着剤を開発しました。これにより、必要な構造を簡単に生成できます。
となります。
フルテキストは下記です。
Full Text：News & Views p.184
本論文においては、日本語版本誌では、「有機化学：チアントレン化による位置選択的かつ汎用的な芳香族C–H官能基化」と題されています。
フルテキストを直訳しますと・・・
チアントレン化による部位選択的で用途の広い芳香族CH官能化
となり、Abstractを直訳しますと・・・
直接C–H機能化により、有用な構造的および機能的分子の複雑さを迅速に高めることができます[1,2,3]。部位選択性は、適切な誘導グループまたは置換パターン[1,2,3,4]を介して達成できる場合があります。このような機能がない場合、ほとんどの芳香族C–H官能化反応は、ほとんどの基質[1,4,5]に対して複数の生成物高い位置選択性で進行し、さらなる機能化のための合成の要として機能できる官能基をインストールするC–H官能化反応の開発により、多種多様な明確に定義されたアレーン誘導体へのアクセスが提供されます。ここでは、選択性を達成するために特定の指向基または置換パターンを必要とせず、さまざまな変換に参加できる機能化アレーンを提供する、高度に選択的な芳香族C-H官能化反応を報告します。複雑なアレーンを高い選択性で官能化し、遷移金属触媒と光酸化還元触媒の両方を介して異なる変換に関与する準備ができているチアントレニウム塩を得るために、永続的な硫黄ベースのラジカルを導入します。この変換は、複雑な小分子の多数の誘導体への直接アクセスを提供し、他の方法では達成できない選択性を備えた機能的多様性を迅速に生成するという点で、以前のすべての芳香族CH官能化反応と根本的に異なります。
となります。
フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：Letter p.223
究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「幹細胞：骨における幹細胞ニッチの樹立」を取り上げます。
※相変わらずですが、巡回等ブログ活動が大変遅れております。本当に申し訳ございません。
