2-ニトロベンゼンスルホニル基

2-ニトロベンゼンスルホニル基の概要

2-ニトロベンゼンスルホニル基（通称ノシル基）は、有機合成においてアミノ基を一時的に保護する役割を担う重要な化合物です。これはスルホンアミド型の一種であり、化学式はo-O2N-C6H4SO2-となります。この基は、福山透らによって開発され、一般にノシル基やNsと略されて用いられます。

特徴と構造

ノシル基の主な利点の一つは、合成過程における選択性が高いことです。特に、他の保護基と共存する条件下でも、ノシル基だけを選択的に切断することが可能です。この特性は、特に有機合成の分野で非常に価値があります。

合成方法

ノシル基は、一級および二級アミンにピリジンなどの塩基が存在する条件下で、2-ニトロベンゼンスルホニルクロリドを反応させることによって合成されます。これにより、アミノ基を効率的に保護することが可能です。

脱保護のメカニズム

脱保護は、炭酸カリウムやトリエチルアミンなどの弱塩基の存在下で、チオールを用いて行われます。一般的にはチオフェノールが使用されますが、この物質は悪臭を持つため、1-ドデカンチオールなどの低臭のチオールが代用されることもあります。この脱保護の過程は複雑で、RS-というソフトなアニオンがノシル基のベンゼン環に攻撃し、マイゼンハイマー錯体を経由して分解し、二酸化硫黄を発生させながらアミンを遊離させると考えられています。

選択性と安定性

ノシル基は、脱保護の条件下でも、Boc基、Z基、アリルオキシカルボニル基、シリルエーテル、p-メトキシベンジル基、アセタール系保護基などが安定であり、これらとの併用が可能です。特にZ基やベンジル基を脱保護する際には、ノシル基内のニトロ基が還元されることもあるため注意が必要ですが、その他の条件には非常に安定しています。このため、化学者にとっては非常に有用な保護基といえるでしょう。

アルキル化の進行

ノシル化された一級アミンは、ニトロ基とスルホニル基の電子求引性によって、窒素原子の水素原子の酸性が高まります。この性質により、ハロゲン化アルキルや炭酸カリウムなどの条件下で簡単にアルキル化が進行します。ノシル基を切断することで、効率よく二級アミンを合成することができ、これは特に二級アミンの合成法として非常に利用価値があります。

類似の保護基

類縁む保護基として、4-ニトロベンゼンスルホニル基が挙げられます。この基も似たような反応性を示しますが、2-ニトロベンゼンスルホニル基が安価であるため、多くの場面でこちらが使用されることが一般的です。また、2,4-ジニトロベンゼンスルホニル基については、チオールはもちろんアミン類によっても脱離が可能ですが、その安定性には欠点があり、多段階の保護プロセスにはあまり向いていません。

このように、2-ニトロベンゼンスルホニル基は有機合成化学の中で多様な役割を果たしており、特にアミノ基の保護・脱保護プロセスにおいては強力な特徴を発揮します。

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