ホーナー・ワズワース・エモンズ反応

ホーナー・ワズワース・エモンズ反応

ホーナー・ワズワース・エモンズ反応とは、アルキルホスホン酸ジエステルを用いて、カルボアニオンを生成し、これをケトンまたはアルデヒドと反応させてアルケンを合成する化学反応です。この反応は1958年にウィッティヒ反応の改良版としてホーナーとその共同研究者によって発表され、その後、ワズワースとエモンズによってさらなる改善が行われたため、彼らの名前がつけられています。時にはウィッティヒ・ホーナー反応とも呼ばれます。

ホーナー・ワズワース・エモンズ反応の主な魅力は、反応性の高いホスホナートカルボアニオンを使用する点です。これにより、(E)-選択性が高まるため、特にα,β-不飽和エステルやケトンの合成において非常に便利です。また、反応によって生成されるリン化合物は水溶性であり、簡単に分液操作で取り除くことができるため、作業が容易になるという利点もあります。

アルキルホスホン酸エステルの合成

ホーナー・ワズワース・エモンズ反応で使用されるアルキルホスホン酸エステルは、主にハロゲン化アルキルと亜リン酸トリエチルとのミカエリス・アルブーゾフ反応を通じて合成されます。この際、ホスホノ酢酸トリエチルといった主要な試薬が市販されているため、実験室でも比較的容易に準備できます。

反応条件

反応は、まず適切な有機溶媒（例えば、アルコール類やTHF、1,2-ジメトキシエタン、DMSOなど）にアルキルホスホン酸エステルを溶解し、次に水素化ナトリウムやナトリウムメトキシド、炭酸カリウムなどの塩基を添加してカルボアニオンを生成します。この後、カルボニル化合物を反応系に加え、設定した温度で一定時間反応させます。反応温度は基質に応じて-78度から還流までと広範囲に設定可能です。また、塩基に弱い基質を使用する際は、DBUやトリエチルアミンと塩化リチウムの併用が推奨されます。

反応の選択性

トンプソンとヘスコックによる研究では、ホーナー・ワズワース・エモンズ反応におけるアルデヒドの構造や反応条件が(Е)-選択性に与える影響が明らかになっています。特に以下の条件で(E)-選択性が高まることが示されています：

• - アルデヒドが立体的にかさ高い場合
• - 反応温度が高い場合
• - リチウム塩を使用する（ナトリウム塩、カリウム塩に比べて効果的）
• - THFまたはDMEを溶媒として選択する

ケトンに対する選択性は一般的に低いか、中程度のことが多いです。

Z-選択的ホーナー・ワズワース・エモンズ反応

1983年、W.C.スティルはホーナー・ワズワース・エモンズ反応において、リン酸エチルエステルの代わりに2,2,2-トリフルオロエチルエステルを使用することでZ-オレフィンが得られることを発見しました。この反応では、カリウムヘキサメチルジシラジドを塩基として使用し、17-クラウン-6を併用することで選択性が向上します。

さらに、岐阜大学の安藤は、リン酸部分の置換基を2,2,2-トリフルオロエチル基からフェニル基に換えることで、Z-オレフィンの選択性がより高くなることを示しました。これにより、反応条件の操作がさらに簡便になり、実用性が増しています。

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