Development of Transformation Reactions with Alkylsilyl Peroxidesas Alkyl Radical Precursors under Cu Catalysis

概要

ラジカル反応はその特異な反応性によりイオン反応とは異なる分子変換を可能にするため、それらは相補的な関係にある。それゆえに、ラジカル種の効率的な発生法の確立や、新規ラジカル反応の開発は現代有機合成化学を更に発展させる上で重要な研究課題である。様々なラジカル種の中でも炭素ラジカルは、種々の化学結合を形成する上で特に重要な活性種であり、この炭素ラジカルの発生法の確立が近年急速に進展している。その中の一つとして、反応性の高い酸素―酸素結合を一電子移動によって還元し、発生する酸素ラジカルのβ開裂を鍵とする手法が挙げられ、近年これを利用する新たな有機ラジカル反応が数多く開発されている。しかし、入手容易かつ簡便に取り扱い可能な酸素―酸素結合を有する炭素ラジカル前駆体の種類は乏しく、そのことがこの分野の更なる発展を妨げていた。このような背景から、申請者自身の先行研究において、酸素―酸素結合の一方に炭素、もう一方にケイ素が結合したアルキルシリルペルオキシド（ASP）が銅触媒を用いた一電子還元によりアルコキシラジカルを発生させ、続くβ開裂によりアルキルラジカルが発生することを見出しており、これを活かした様々な反応開発に成功している。ASPは対応するアルコールやオレフィンから容易に合成可能であり、他の有機過酸化物と比較して高い安定性を有するので取り扱いも容易である。申請者は、この銅触媒とASPを用いるアルキルラジカル発生法を利用し、①鈴木-宮浦型C(sp3)―C(sp2)カップリング反応や②ビニルアレーン類のエナンチオ選択的なアルキルアリール化反応、③フェノール類のO-アルキル化反応へと展開することに成功した。以下に①～③それぞれの概略を示す。

①パラジウム触媒を用いる鈴木-宮浦カップリング反応は、有用な炭素―炭素結合形成反応として幅広く用いられている一方で、近年では他の遷移金属触媒を用いる反応系も開発されている。取り扱いの容易さなどの観点から銅触媒を用いた実用的な鈴木-宮浦型カップリング反応の開発が望まれているが、すでに報告されているほとんどの銅触媒を用いる鈴木-宮浦型カップリングでは、ボロン酸を保護したボロン酸エステルが用いられており、加えてC(sp3)―C(sp2)結合形成型の反応は限られている。申請者は、銅触媒とASP、アリールボロン酸を用いる簡便な鈴木-宮浦型C(sp3)−C(sp2)カップリング反応を開発した。②申請者は①の反応系にビニルアレーン類を添加し、同時に銅触媒と共に用いる不斉配位子を独自に設計・開発することで、エナンチオ選択的なジアリールアルカン合成法の開発にも成功した。ジアリールアルカン構造は様々な生理活性物質や医薬品に見られる部分構造であることからも、本反応の高い利用価値が伺える。また今回開発した不斉配位子は、ASPを用いない手法でのジアリールアルカン構造のエナンチオ選択的な合成に対しても有効であった。③さらに申請者は銅触媒とASPを用いるフェノール類のO-アルキル化反応の開発にも成功しており、銅触媒とASPを用いたアルキルラジカル発生法の新たな利用法を確立した。この手法では、フェノール類と単純なハロゲン化アルキルを用いる従来法では比較的困難である二級アルキル鎖の導入も可能である。