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有機チタンを用いたカルボニルオレフィン化反応 / Titanium-mediated Carbonyl Olefination

 カルボニル化合物をオレフィンに変換するカルボニルオレフィン化反応は,有機合成上非常に重要な変換反応の一つで,種々の方法が開発され,用いられてきました。中でもリン原子の反応性を利用したWittig反応,Wittig型の反応であるHorner-Emmons反応は,反応条件の改良や反応処理がしやすい試薬の開発,オレフィンの二重結合の立体化学を制御する方法などが検討され,広く用いられています。
 1990年代に入ると,有機チタンをカルボニルオレフィン化反応に用いる試みが行われるようになり,多くの成功例が報告されています1)。有機チタンを用いる反応の最大の利点は,アルデヒド,ケトン以外にエステル,ラクトンなどもオレフィンに変換することが可能な点にあります。また,Wittigタイプの反応に比べて弱い塩基性条件下で反応が進行することから,エノール化しやすい基質に対しても高い収率でオレフィンを得ることができます。
 この有機チタンの代表的な試薬としてTebbe試薬2)やPetasis試薬3)が挙げられ,さまざまなカルボニル化合物のメチレン化に用いられています。なお,Petasis試薬はTebbe試薬に比べると,水や空気に対して比較的安定で,利用しやすい反応試剤です。
 Tebbe試薬やPetasis試薬のメチレン化に対し,高井,内本らにより開発されたRCHX2-TiCl4-Zn系を用いた反応では,カルボニル基のアルキリデン化を可能にしています。この反応で得られるオレフィンの立体化学はZ優先的となります4)
 一方,武田らはアルデヒドとベンゼンチオールから誘導されるチオアセタールに2価チタノセンを作用させることで,より一般的なカルボニル化合物のアルキリデン化を報告しています5)。この反応では2価チタノセンを用時調製する必要がありますが,合成が容易なチオアセタールが使用できることから,適応範囲の広いことが大きな特徴となっています。さらに武田らは2価チタノセンに,gem-ジハロゲン化物を作用させ,次いでカルボニル化合物を反応させる四置換オレフィンの合成を報告しています6)
 有機チタン種を用いたオレフィン化の反応中間体については不明な点もありますが,Tebbe試薬やPetasis試薬についてはSchrock型チタン-メチリデン錯体を経由してオレフィン化が進行すると考えられています。そのため基質の構造や反応条件にもよりますが,分子内に別の炭素-炭素二重結合が存在すると,オレフィン化-閉環メタセシス反応が連続して進行することが報告されています。この一連の反応は海洋性ポリエーテル類の全合成における環状構造の構築に応用されています7)
 Tebbe試薬やPetasis試薬によるオレフィン化-閉環メタセシス反応では,反応基質が環構造で固定されていないと閉環メタセシス反応は進行せず,また六,七員環以外は難しいなどの制限があります7)。一方,CH3CHBr2-TiCl4-Zn系を用いた反応では非環状基質でもオレフィン化-閉環メタセシス反応が連続して進行することが報告されています8)
 CH3CHBr2-TiCl4-Zn系の有機チタン種は,Tebbe試薬やPetasis試薬より反応活性が高いとされています。そのため環状の基質より自由度が高い鎖状の基質についてもオレフィン化-閉環メタセシス反応が進行します。さらに,従来では難しかったジエン類の閉環メタセシス反応についても報告されています8)
 有機チタン種を用いたオレフィン化-閉環メタセシス反応は基質に制限があるものの,閉環メタセシス反応が進行するということは合成上,非常に有用であるといえます。弊社ではTebbe試薬やPetasis試薬をはじめ,有機チタン種の調製によく用いられるチタノセンジクロリドなど多数取り揃えています。

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