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鈴木・宮浦クロスカップリング【Suzuki-Miyaura Cross Coupling】

鈴木・宮浦クロスカップリングは、カップリング相手がボロン酸と有機ハロゲン化物、触媒がパラジウム(0)錯体であるクロスカップリング反応に分類される有機反応である。1979年に鈴木章が発表し、有機合成におけるパラジウム触媒クロスカップリングの発見と発展への貢献により、リチャード・F・ヘック、根岸英一と共同で2010年ノーベル化学賞を受賞した。この反応は、鈴木・宮浦反応、あるいは単に鈴木カップリングとも呼ばれる。ポリオレフィン、スチレン、置換ビフェニルなどの合成に広く利用されている。鈴木反応の進歩や発展については、いくつかのレビューが出版されている。鈴木反応の一般的なスキームを以下に示す。パラジウム触媒と塩基を用いて、有機ホウ素種(R1-BY2)とハロゲン化物(R2-X)をカップリングさせ、炭素-炭素単結合を生成させる。

概要

  • 一般的なボロン酸が利用できること、反応条件が穏やかであること、毒性が低いことなどが、他の類似の反応と異なる利点。
  • ボロン酸は有機スズ化合物や有機亜鉛化合物に比べて毒性が低く、環境に対する安全性が高い。また、反応混合物から無機副生成物を除去することが容易である。
  • 比較的安価で調製が容易な試薬を使用するため、好ましい。
  • 溶媒として水を使用できることから、経済的で環境に優しく、様々な水溶性試薬を使用できる実用的な反応である。
  • アリールまたはビニルボロン酸、アリールまたはビニルハライドなど、さまざまな試薬が使用可能です。
  • 臭化アルキルを取り込むことで反応の範囲を拡大することも行われている。
  • さまざまな種類のハロゲン化物が使用できるが、ハロゲン化物の代わりにトリフラート(OTf)のような擬ハロゲン化物も使用できる。
  • カップリング相手とハロゲン化物または擬ハロゲン化物の相対的な反応性は次の通りである。R2-I > R2-OTf > R2-Br >> R2-Clです。
  • ボロン酸の代わりにボロン酸エステルや有機トリフルオロボロン酸塩を用いてもよい。また、触媒はパラジウムナノ材料系触媒でもよい。
  • 新規な有機ホスフィン配位子(SPhos)を用いると、0.001 mol%までの触媒担持が報告されている。

歴史

1979年、当時北海道大学の鈴木章教授と宮浦憲夫助手はビニルホウ素化合物とアルケニルハライドのクロスカップリング反応を報告した。パラジウム触媒(テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム)存在下、ナトリウムエトキシドもしくは、水酸化カリウム水溶液を加えると反応が劇的に加速した。

反応機構

Stilleカップリングと異なる点は、ボロン酸を塩基などで活性化する必要があることである。このホウ素原子の活性化により、有機配位子の分極が促進され、トランスメタル化が容易になる。出発物質が塩基に不安定な基(例えばエステル)で置換されている場合、粉末状のKFは塩基に不安定な基を残したまま、この活性化に効果を発揮します。

実験手順

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実験のコツ

 

応用例

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参考文献

 

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