熊田・玉尾・コリューカップリング

熊田・玉尾・コリューカップリングとは

熊田・玉尾・コリューカップリング（Kumada-Tamao-Corriu coupling）は、有機化学における重要な反応の一つで、脂肪族または芳香族のグリニャール試薬（RMgX）と芳香族やビニルハロゲン化物を反応させ、ニッケルまたはパラジウム触媒を用いて炭素-炭素結合を形成します。この反応は、1972年に京都大学の熊田誠、玉尾皓平らと、ロベール・J・P・コリューらの研究グループによって独自に発見されました。彼らの報告は、後のクロスカップリング反応の発展に大きく寄与し、歴史的にも高く評価されています。

反応式

この反応は次のように表されます:

RMgX + R'X' + NiまたはPd触媒 → R-R' + MgXX'

熊田・玉尾カップリング、熊田・コリューカップリング、または単に熊田カップリングとも呼ばれています。

開発の経緯

熊田・コリューカップリングの背景には、先に報告された反応が存在します。J.K. Kochiと田村益彦は、銀(I)塩を触媒に用いて、ハロゲン化アルキルとグリニャール試薬を反応させ、カップリング生成物を得ることに成功していました。また、グリニャール試薬に基づくカップリング手法は以前より知られていました。

最初の報告では、熊田・玉尾らは臭化フェニルマグネシウム（C6H5MgBr）を使い、塩化アリールまたはビニルとニッケル触媒（NiCl2(dppe)）によってビフェニル誘導体やスチレン誘導体を得る手法を発表しました。

一方、コリューらは、β-ブロモスチレンと臭化フェニルマグネシウムを使い、ニッケル触媒を作用させてtrans-スチルベンを得ることに成功しました。

触媒の導入

1975年、村橋俊一らによってパラジウム触媒が導入されました。彼らは、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)（Pd(PPh3)4）を用いて、(Z)-ブロモスチレンと臭化メチルマグネシウム（CH3MgBr）を反応させ、立体が保持された(Z)-1-プロペニルベンゼンを得ることに成功しています。この反応では、メチルリチウム（CH3Li）を用いると、脱離反応が優先しアルキンが生成されることがあります。

反応機構

この反応の機構は、一般的に以下の順序で進行します：
1. ハロゲン-sp2結合へのNi(O)またはPd(O)の酸化的付加、
2. ハロゲンとグリニャール試薬とのトランスメタル化、
3. 還元的脱離、これにより炭素-炭素結合が生成されます。
最終的に、還元的脱離によって触媒が再生され、触媒サイクルが形成されます。

応用

2007年には、ステファン・バックワルドらによってビフェニル系のホスフィン配位子を持つパラジウム触媒を用いた、低温で進行する官能基許容性の高いカップリング方法が報告されました。この手法では、グリニャール試薬をI/Mgハロゲンメタル交換により低温で発生させ、その後、相手の基質とPd触媒を作用させることで反応が進行します。

この反応は、特に有機合成において幅広い利活用が期待できるため、その意義は非常に大きいといえます。

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