Catch Key Points of a Paper ~0143~

論文のタイトル: Mechanism of Iron-Catalyzed Oxidative α-Amination of Ketones with Sulfonamides（ケトンとスルホンアミドの鉄触媒酸化的α-アミノ化の機構）

著者: Gloria M. Parrales, Nina C. Hollin, Fubin Song, Yangyang Lyu, Anne-Marie O. Martin, Alexandra E. Strom*

雑誌: The Journal of Organic Chemistry

巻: 89, 17, 12462–12466

出版年: 2024

背景

1: 研究の背景

カルボニル化合物は普遍的で有用な官能基

α-umpolung反応性は化学者の注目を集めている

鉄触媒は地球に豊富で安価、入手しやすい

キノン系酸化剤は様々な機構で反応可能

2: 未解決の問題点

ケトンのα-アミノ化反応の機構が不明確

2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン（DDQ）の役割が不明確

反応中間体の特定が必要

3: 研究の目的

鉄触媒によるケトンとスルホンアミドの酸化的α-アミノ化の機構を解明

反応の律速段階を特定

中間体の構造と反応性を明らかにする

方法

1: 研究アプローチ

直線自由エネルギー関係（LFER）の分析

競争実験の実施

反応中間体の同定

2: 実験手法

ケトン基質の構造変化による反応速度への影響を調査

α-カルボカチオン前駆体を用いた反応性の比較

α-キノールアダクトの合成と反応性の評価

3: データ解析

Hammettプロットによる置換基効果の分析

競争実験による相対反応速度の算出

NMRによる中間体構造の同定

結果

1: 直線自由エネルギー関係

フェニル置換基のρ値: -0.99

ベンジル置換基のρ値: -0.84

両置換基とも正電荷の安定化が反応速度を向上

2: 競争実験結果

触媒反応: N-メチル-p-トルエンスルホンアミド : p-トルエンスルホンアミド = 1.0 : 0.54

α-DDQ付加体: N-メチル-p-トルエンスルホンアミド : p-トルエンスルホンアミド = 1.0 : 0.57

α-カルボカチオン前駆体: ～1:1の比率

3: 中間体の同定

O-結合α-DDQ付加体の単離に成功

鉄触媒とDDQ存在下でのα-DDQ付加体からの生成物形成を確認

考察

1: 主要な発見

反応は酸化段階を経てα-DDQ付加体を形成

α-ラジカルやα-カルボカチオン中間体は関与しない

律速段階は鉄エノラートの酸化過程

2: DDQの作用

DDQは直接反応機構に関与している

鉄はDDQの配位やエノラート形成に重要な役割

ルイス酸によるヒドロキノン脱離基の活性化を初めて報告

3: 先行研究との比較

従来のα-カルボカチオン経由の機構とは異なる

DDQを用いたカルボニル化合物の活性化に新たな知見を提供

鉄触媒の多様な反応性を示す結果

4: 研究の限界点

反応条件の制約（高温、特定の溶媒）

中間体の直接観察が困難

スルホンアミドに限定された基質範囲

結論

ケトンのα-アミノ化はα-DDQ付加体経由で進行

律速段階は鉄エノラートの酸化

カルボニル化合物のumpolung活性化に新たな視点を提供

将来の展望

他の求核剤との反応への応用が期待される