還元的アミノ化

還元的アミノ化

還元的アミノ化（かんげんてきあみおうか、reductive amination）は、アルデヒドやケトンをアミンに変化させる化学反応のことを指します。この反応は、特に有機合成化学や生化学において重要な役割を果たします。

有機合成化学における還元的アミノ化

有機合成の分野では、1級から3級のアミンを獲得する手法として、この還元的アミノ化がよく用いられています。例えば、他のアミノ化の方法としては、光延反応やブッフバルト・ハートウィッグ反応が知られています。

反応のプロセス

還元的アミノ化の反応は、一般的に二段階に分けて進行します。最初の段階では、カルボニル基（アルデヒドやケトン）とアミンが反応し、イミンや2級アミンを用いる場合はイミニウムカチオンが生成されます。次に、シアノ水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤を使用して、最終的にアミンが得られるのです。

用いられる還元剤

これまでの歴史の中で、還元剤としてギ酸を使用する方法（ロイカート反応やエシュバイラー・クラーク反応）が導入されましたが、現在では取り扱いが簡単で信頼性の高い水素化ホウ素試薬の使用が主流となっています。特に、シアノ水素化ホウ素ナトリウム（NaBH3CN）を使用する方法はBorch反応とも称され、非常に広く利用されています。

水素化ホウ素ナトリウムはイミンだけでなく、カルボニル基も還元してしまうため、より選択性の高い還元剤として使用されるNaBH3CNが好まれます。この還元剤は中性条件下でイミンのみを選択的に還元できる特性を持っています。一方、NaBH3CNは毒物であるため、反応系にシアン化物イオンが生成されるリスクがあります。最近では、安全性が向上した水素化トリアセトキシホウ素ナトリウム（NaBH(OAc)3）が増えてきており、さらに水中や無溶媒系でも使用可能な2-ピコリン-ボランも販売されています。

生化学における還元的アミノ化

生化学の領域では、アミノ酸の生合成がαケト酸の還元的アミノ化によって遂行されます。このプロセスにおいて、カルボン酸の体系とアミンが結合し、最終的にアミノ酸が生成されます。このような反応は、特に生体内でのアミノ酸の合成において不可欠なものとなっています。

反応の流れ

具体的な反応式としては、次のような過程が示されます：

1. HO2CC(O)R からスタートし、次に HO2CC(=NCH2-X)R になります。
2. その後、HO2CCH(N=CH-X)R という形へ進みます。
3. 最終的には、HO2CCH(NH2)R という生成物に至ります。

このように還元的アミノ化は、化学だけでなく生物学においても非常に重要な反応です。今後も新たな還元剤や方法の開発が進むことで、より効率的なアミン合成が期待されます。他の関連する反応としては、脱アミノなどがあります。

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