化学

ウィッティヒ反応: Wittig Reaction

ウィッティヒ反応について

カルボニル化合物とホスホラン(リンイリド)からの炭素-炭素二重結合(オレフィン)の形成はWittig反応として知られています。​ウィッティヒ反応における活性反応剤はリンイリドで、通常トリアリールまたはトリアルキルホスフィンとハロゲン化アルキル(第一級または第二級)の反応と、それに続く適切な塩基(例、アルキ)/リチウム、水素化ナトリウム、ナトリウムアルコキシドなど)による脱プロトン化により調製されます。の置換基の性質により、三つの異なるタイプのイリドがあります。”安定 “イリドでは、ハロゲン化アルキルは炭素上の形式的なマイナス電荷を安定化する少なくとも1個の強い電子求引基(-COR、-SO、Rなど)をもっています。”準安定イリド”は、少なくとも置換基として少し安定化する1個のアリールまたはアルケニル置換基をもっています。”不安定”イリドは通常、アルキル置換基のみをもっていて、それらは炭素上の形式的なマイナス電荷を安定化しません。

Wittig反応の特徴

ホスホニウム塩は通常トリフェニルホスフィンを用いて調製し、リンイリドは反応の直前または系内で発生します。イリドは酸素のみならず水に対しても敏感です。リンイリドは官能基選択的にアルデヒド(速い)およびケトン(遅い)と反応し、ほかのカルボニル基は反応しないでそのまま残ります。立体選択性、すなわち(E)-または(Z)-選択性はイリドのタイプ、カルボニル化合物の種類、溶媒の性質、イリド生成の対イオンなどの多くの要素により影響されます。 “不安定イリド”は塩のない条件で非プロトン性極性溶媒中、アルデヒドと反応して高い(Z)-選択性でオレフィンを与えます。”安定イリド “は塩のない同条件でアルデヒドと反応し(E)-オレフィンを優先的に与えます。”準安定 “イリドは通常、不十分な選択性でアルケンを与えます。THF、ジエチルエーテル、DME、MTBEなどのエーテル系溶媒またはトルエンが用いられます。Wittig反応にはいくつかの重要な改良法があります。Horner-Wittig反応はリンイリドがトリアリールホスフィンの代わりにホスフィンオキシドを含んでいます。安定なホスホン酸アルキルのカルボアニオンを使用し、(E)-α、β-不飽和エステルを形成する反応はHorner- Wadsworth-Emmons反応として知られています。Schlosser改良法では2当量のハロゲン化リチウム塩が反応混合物に存在すると、“不安定イリドによって純粋な(E)-アルケンが生成します。不斉Wittig反応も開発されています。固体担持上でのWittig反応によって、トリフェニルホスフィンオキシドから生成物を簡単に分離することができます。

反応の歴史

1950年代の初期に、G. WittigとG. Geisslerは5価のリンの化学を研究し、メチレントリフェニルホスホラン(Ph3P=CH2)とベンゾフェノンの反応が1,1-ジフェニルエテンとトリフェニルホスフィンオキシド(Ph3P=O)を定量的に与えることを報告しました。Wittigはこの観察の重要性を認識し、数種のホスホランを各種のアルデヒドおよびケトンと反応させて対応するオレフィンを合成する系統的な研究を行いました。歴史上ではWittigがホスホランを調製した最初の人物ではなく、H. StaudingerとC. S. Marvelが30年前にそのような化合物の合成を報告しています。

反応機構

ウィッティヒ反応の反応機構は、求核剤のカルボニル基への攻撃によって反応が開始します。求核剤となるのはリンイリドのカルボアニオン部位です。この付加反応によって負に帯電した酸素原子が生成し、これが正に荷電したリン原子を攻撃した後に、オキサホスフェタン中間体と呼ばれる4員環化合物が生成します。この四員環化合物は多くの四員環化合物と同様に不安定で、二重結合が二つ生じるように分解し、ホスフィンオキシドとアルケンが生成します。この反応の駆動力はP=O結合の強い親和性であり、実際にP=O結合の結合エネルギーは575kJmol-1であり、最も強い二重結合の一つです。そのため、このウィッティヒ反応は不可逆的な反応となっています。

実験手順

 

 

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えぬてぃー
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専門: 有機化学