9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基

9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基（Fmoc基）

9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基、通称Fmoc基は、有機合成におけるアミノ基の保護を目的として使用される重要な化合物の一つです。この保護基は、1970年代に有名な化学者ルイス・カルピノ（Louis A. Carpino）によって開発され、以来多くの合成プロセスで重宝されています。

特徴と選択性

Fmoc基は、そのユニークな特性により、様々な条件下で安定性を保ちつつ、特定の条件下で迅速に切断されることが可能です。特に、酸性条件下では耐久性を示し、Boc基とは異なり、強酸においても安定したままでいられます。しかし、二級アミン、例えばピペリジンなどに対しては迅速に反応し、保護を解除することができます。

対照的に、Z基に対する接触還元条件には、Fmoc基が遅く切断されるという特長もあります。これは、Fmoc基が弱塩基性やヒドリド還元、さらには酸化条件に対してもかなりの耐性を持っていることから生じています。さらに、三級アミンではほとんど反応しないため、特定の反応条件を選択的に設定できます。

保護および脱保護のメカニズム

Fmoc化

Fmoc基の導入には、数種類のFmoc化試薬が利用可能ですが、その中でも特に「クロロギ酸フルオレニルメチル（Fmoc-Cl）」が広く使用されています。Fmoc-Clを一級または二級アミンに対し、ピリジンやトリエチルアミンなどの塩基存在下で反応させることで、Fmoc化が実現します。また、アミノ酸に対する施行には、炭酸水素ナトリウム水溶液を用いるショッテン・バウマン条件が簡便で、広く採用されています。

脱保護

脱保護は、一般にピロリジンやピペリジン、モルホリンなどの二級アミンを使用し、これを20% DMF溶液にして添加することが標準的な手法です。この方法により、アミノ基を傷めることなく保護を解除できます。

用途と利点

Fmoc基は、穏やかな条件で脱保護が行えるため、ペプチドの固相合成において豊富に利用されています。ただし、分子量が大きく、かつ高価であるため、除去が困難な副生成物が生成されることが課題とされています。しかし、このデメリットにもかかわらず、選択的に脱保護を行えるという利点は大きく、そのため二級アミンによる脱保護が主にペプチド鎖に対して行われています。

さらに、ペプチド鎖を切り出す際に酸性条件で切断が可能なリンカーを使用できる点も、Fmoc基の大きなメリットといえます。この結果、合成過程における反応性や効率を高めることができます。Fmoc基の特性を生かすことで、より効率的かつ効果的な有機合成が実現されているのです。

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