右田・小杉・スティルカップリング

右田・小杉・スティルカップリング：有機合成における強力な炭素-炭素結合形成反応

右田・小杉・スティルカップリングは、有機ハロゲン化物と有機スズ化合物を、パラジウム触媒を用いて反応させることで、炭素-炭素結合を効率的に生成するクロスカップリング反応です。この反応は、1970年代後半に右田俊彦・小杉正紀らのグループと、ジョン・ケネス・スティルらのグループによって独立に発見され、その後スティルらによる研究の発展を経て、現在では幅広い有機合成化学において重要な役割を果たしています。

反応の概要

この反応では、有機ハロゲン化物(RX)と有機スズ化合物(R'SnR3)が、パラジウム触媒の存在下で反応し、新しい炭素-炭素結合を持つ生成物(RR')と副生成物(XSnR3)が得られます。RとR'はアリール基、アルケニル基、アルキニル基など、様々な有機基をとりうる一方、Xはハロゲン原子やトリフラートなどです。反応は通常、トルエンやN-メチルピロリドンなどの溶媒中で加熱を行うことで進行します。

反応式:

R-X + R'-SnR₃ →[Pd触媒] R-R' + XSnR₃

反応の特徴

右田・小杉・スティルカップリングの大きな特徴として、以下の点が挙げられます。

中性条件での進行: 強酸性や強塩基性の条件を必要とせず、比較的穏和な条件下で反応が進行します。このため、官能基の多様な反応基質への適用が可能です。
高い官能基耐性: 多様な官能基が存在する分子に対しても適用できる高い官能基耐性を持ちます。
* 多様な基質の適用: アリール、アルケニル、アルキニルハライドなど、様々な有機ハロゲン化物が基質として利用できます。

有機スズ化合物の反応性

有機スズ化合物(R'SnR3)の反応性は、R'基の種類に大きく依存します。一般的に、アルキニル基>ビニル基>アリール基>アリル基/ベンジル基>>アルキル基の順に反応性が低下します。そのため、目的のカップリング生成物を効率的に得るためには、反応性の低いトリブチルスズ誘導体(R'Sn(C₄H₉)₃)がしばしば用いられます。

反応機構

右田・小杉・スティルカップリングの反応機構は、以下のステップから構成されます。

1. 酸化付加: 0価のパラジウム触媒が有機ハロゲン化物に酸化付加し、有機パラジウム中間体を形成します。
2. トランスメタル化: 有機パラジウム中間体と有機スズ化合物が反応し、有機基の交換(トランスメタル化)が起こります。
3. 還元的脱離: 新しい炭素-炭素結合が形成され、同時にパラジウム触媒が再生されます。

有機スズ化合物の取り扱い

有機スズ化合物は、スズ-炭素結合の分極が小さく、水や空気に対して比較的安定です。しかし、反応後には副生成物(R₃SnX)が生じ、特にRがn-ブチル基の場合、悪臭を放ち、生成物からの分離が困難なため問題となります。この問題への対処法として、反応後にフッ化物塩の水溶液を加え、不溶性のスズ化合物を沈殿させる方法が広く用いられています。

まとめ

右田・小杉・スティルカップリングは、その簡便性、官能基耐性、そして高い汎用性から、医薬品合成や材料科学など、様々な分野で広く用いられている重要な炭素-炭素結合形成反応です。今後も、更なる改良や発展が期待される反応です。

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