ガッターマン反応

ガッターマン反応は、有機化学における重要な反応の一つで、アルキルベンゼン、フェノール、フェニルエーテルなどの電子豊富な芳香環をホルミル化して、対応するアルデヒドを合成する手法です。この反応は、1890年にドイツの化学者ルートヴィヒ・ガッターマンによって初めて報告され、彼の名にちなんで命名されました。ガッターマン合成、またはガッターマンホルミル化とも呼ばれます。

反応のメカニズムは、まずルイス酸（例えば、塩化亜鉛や塩化アルミニウム）の存在下で、シアン化水素（HCN）と塩化水素（HCl）が反応して、活性な求電子種である塩化イミドイルが生成します。この塩化イミドイルが、電子豊富な芳香環に対して求電子攻撃を行い、中間体を形成します。その後、この中間体が水で処理されることによって加水分解が起こり、最終的にアルデヒドが生成します。この反応機構は、フリーデル・クラフツアシル化反応と類似しています。具体的には以下のようになります。

1. 活性種の生成: ルイス酸がシアン化水素と塩化水素に付加し、塩化イミドイルを生成。
2. 求電子攻撃: 塩化イミドイルが芳香環を攻撃し、中間体を形成。
3. 加水分解: 中間体が水によって加水分解され、アルデヒドが生成。

ガッターマン反応は、芳香族アルデヒドを合成する上で非常に有用な方法ですが、反応試薬として毒性の高いシアン化水素を使用する必要があるという欠点があります。しかし、この問題点を克服するために、後にアダムスによってシアン化亜鉛を用いた改良法が開発されました。この改良法により、より安全にガッターマン反応を行うことができるようになりました。

ガッターマン反応の関連反応として、ガッターマン・コッホ反応が挙げられます。ガッターマン・コッホ反応は、ガッターマン反応の前身となったホルミル化反応であり、反応剤として一酸化炭素（CO）と塩化水素、そしてルイス酸触媒を用いる手法です。この反応では、アルキルベンゼンのみが基質として使用でき、ガッターマン反応よりも基質の適用範囲が限定されます。反応活性種は、塩化ホルミルのルイス酸付加体です。ガッターマン・コッホ反応は、以下の反応機構で進行します。

1. 活性種の生成: ルイス酸が一酸化炭素と塩化水素に付加し、塩化ホルミルを生成。
2. 求電子攻撃: 塩化ホルミルが芳香環を攻撃し、中間体を形成。
3. 脱プロトン化: 中間体からプロトンが脱離し、アルデヒドが生成。

ガッターマン反応とガッターマン・コッホ反応は、どちらも芳香族アルデヒドを合成する重要な反応ですが、使用する試薬や適用可能な基質が異なります。ガッターマン反応は、より広い範囲の芳香族化合物に対して適用可能であり、有機合成化学において広く利用されています。参考文献として、以下の書籍が挙げられます。

* Kurti, L.; Czako, B. Strategic Application of Named Reaction in Organic Synthesis Elsevier, 2005.

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