グレーサー反応

グレーサー反応について

グレーサー反応（Glaser reaction）は、塩基性の溶媒中で末端のアセチレンと塩化銅(I)を反応させ、その後、酸素を加えることでホモカップリングを行い、ジインと呼ばれる化合物を生成する化学反応です。この反応は1869年にカール・アンドレアス・グレーサーによって最初に報告されました。

反応の概要

この反応では、まずアセチレンと塩化銅(I)とが反応し、銅アセチリドを生成します。次に、その銅アセチリドを酸素と反応させることで、ジインが形成されます。反応式は以下のようになります。

1. 第一段階: 末端アセチレンと塩化銅(I)の反応

$$\text{C}_6\text{H}_5\text{-C} \equiv \text{C-H} + \text{CuCl} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{-C} \equiv \text{C-Cu} \downarrow$$

2. 第二段階: 銅アセチリドの酸化によるホモカップリング

$$2\text{C}_6\text{H}_5\text{-C} \equiv \text{C-Cu} + \text{O}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{-C} \equiv \text{C-C} \equiv \text{C-C}_6\text{H}_5$$

オリジナルの方法

オリジナルのグレーサー反応では、アンモニア水とエタノールの混合溶媒が使われ、生成された銅アセチリドは沈殿し、空気にさらされて反応が進行しました。

変法

グレーサー反応にはいくつかの修正法が存在し、広い意味でこの反応に含まれることがあります。特に次の2つの変法が重要です。

エグリントンカップリング

エグリントンカップリングは、ピリジンを溶媒とし、過剰の酢酸銅(II)を触媒および酸化剤として使用する手法です。この方法では、高希釈下で大員環の合成が可能です。

$$\text{R-C} \equiv \text{C-H} + {\text{excess}} \text{Cu(OAc)}_2 \rightarrow \text{R-C} \equiv \text{C-C} \equiv \text{C-R} \text{ (in pyridine)}$$

ヘイカップリング

ヘイカップリングは、TMEDAなどの二座配位子を持つ銅錯体を触媒として使用し、酸素を酸化剤として利用する方法です。この手法によって、銅アセチリドの溶解性が向上するため、反応が途切れることがなくなります。

$$2\text{R-C} \equiv \text{C-H} + \text{cat.} \cdot \text{CuCl} \cdot \text{TMEDA} + \text{O}_2 \rightarrow \text{R-C} \equiv \text{C-C} \equiv \text{C-R}$$

反応機構

元々は、銅アセチリドが酸化されアルキニルラジカルが生成され、そのラジカルが二量化してジインを形成するというメカニズムが考えられていました。しかし1964年にはF. Bohlmannらが、π錯体を経て反応が進む二核型の機構を提唱しました。現在ではこの見解が広く受け入れられています。

関連反応

他にも、カディオ＝ホトキェヴィチカップリングという反応があり、これはアルキニルハロゲン化物と末端アセチレンを用いたクロスカップリング反応です。この反応は非対称なジインの合成に適しています。また、パラジウムを触媒とする手法も知られています。

$$\text{R-C} \equiv \text{C-Br} + \text{R'}-\text{C} \equiv \text{C-H} + \text{CuCl} \rightarrow \text{R-C} \equiv \text{C-C} \equiv \text{C-R'}$$

このように、グレーサー反応は複数の改良型や関連する反応との関係を持ちながら、化学合成の重要な手法として利用されています。

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