ヘック反応

ヘック反応（溝呂木・ヘック反応）詳解

ヘック反応、あるいは溝呂木・ヘック反応は、パラジウム触媒を用いた重要な有機化学反応です。2010年にノーベル化学賞を受賞したRichard Heckの名を冠しており、炭素-炭素結合を形成するクロスカップリング反応の一つとして知られています。本反応は、ハロゲン化アリールやハロゲン化アルケニルとアルケンを、パラジウム触媒と塩基の存在下で反応させることで、アルケンの水素原子をアリール基やアルケニル基で置換する反応です。

反応概要

ヘック反応は、多様な官能基を持つ芳香族化合物やアルケンを効率的に合成できるため、医薬品、農薬、材料科学など幅広い分野で利用されています。反応は、一般的にハロゲン化物（ヨウ素、臭素、塩素）またはトリフラートを持つ芳香族化合物やアルケニル化合物を、電子不足アルケン（アクリラート、エステル、アクリロニトリルなど）と反応させることで進行します。

[パラジウム]]触媒としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム]などが、[[配位子としてはトリフェニルホスフィンやBINAPなどが、そして塩基としてはトリエチルアミン、炭酸カリウム、酢酸ナトリウムなどが一般的に用いられます。反応条件は、使用する基質や目的とする生成物によって調整されます。

例えば、ヨードベンゼンとアクリル酸メチルを反応させると、ケイ皮酸メチルが生成します。これは、アクリル酸メチルのβ位の水素がフェニル基で置換された化合物です。

反応機構

ヘック反応は、一般的に0価と2価のパラジウムを介した触媒サイクルで進行すると考えられています。

1. 酸化的付加: [パラジウム][触媒]]がハロゲン化アリールと反応し、有機[[パラジウム]中間体を形成します。
2. [アルケン]]の配位: 生成した有機パラジウム]中間体に[[アルケンが配位します。
3. 挿入: アルケンがパラジウム-炭素結合に挿入されます。
4. β-脱離: パラジウムに隣接する炭素上の水素が脱離し、炭素-炭素二重結合が形成されます。
5. 還元的脱離: [パラジウム]からハロゲン化水素が脱離し、[パラジウム]触媒が再生されます。

このサイクルにおいて、塩基は副生するハロゲン化水素を捕捉する役割を果たします。

歴史

ヘック反応は、1971年に溝呂木勉氏ら、1972年にRichard Heck氏らによって独立に発見されました。溝呂木氏の論文は日本化学会欧文誌に、Heck氏の論文はアメリカ化学会発行のジャーナルに掲載されたため、Heck氏の名前が広く知られるようになりました。しかし、Heck氏の論文では溝呂木氏の研究が引用されており、両者の貢献は認められています。

バリエーション

ヘック反応は基本的な反応ですが、様々なバリエーションが開発されています。

分子内ヘック反応: 同一分子内にハロゲン化物とアルケンを持つ基質を用いることで、環状化合物を合成できます。
不斉ヘック反応: キラルな配位子を用いることで、不斉炭素を持つ生成物を得ることができます。
ヘックオキシアリル化: syn付加中間体において、パラジウムがヒドロキシル基で置換され、テトラヒドロフラン環を含む化合物が生成する反応です。
アミノ-ヘック反応: 窒素-炭素結合を形成する反応です。
* イオン液体ヘック反応: イオン液体を用いることで、リン配位子無しでも反応が進行します。

応用例

ヘック反応は、様々な化合物の合成に用いられています。特に、医薬品や農薬の合成において重要な役割を果たしています。ナプロキセンやオクチルメトキシケイ皮酸などの合成にも利用されています。

まとめ

ヘック反応は、パラジウム触媒を用いた非常に有用な炭素-炭素結合形成反応です。その高い汎用性と効率性から、有機合成化学において重要な位置を占めています。様々なバリエーションも開発されており、今後も更なる発展が期待されています。

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