エンドオンテンプレートによる支援によるリモートメタ-C-Hボンドの有効化
Dasheng Leow1, Gang Li, Tian-Sheng Mei
1Department of Chemistry, The Scripps Research Institute, 10550 North Torrey Pines Road, La Jolla, California 92037, USA.
Nature
|June 29, 2012
まとめ
研究者は,選択的な炭素-水素 (C-H) 結合機能化のための新しいニトリルテンプレートを開発しました. これらのテンプレートは,遠隔のメタ-C-H結合の活性化を可能にし,従来のオーソ選択的方法の限界を克服します.
科学分野:
- 有機化学 オーガニック・ケミストリー
- カタリシス カタリシス カタリシス
- 合成方法論 合成方法論
背景:
- 活性化されていない炭素-水素 (C-H) 結合の機能化は,効率的な分子合成の鍵です.
- C-H活性化における選択性を達成することは,複数の不等価なC-H結合で困難です.
- 指示群を用いた既存の方法は,通常,硬い周期的移行状態を通じたオルト選択性を得ており,遠隔のC-H結合活性化を制限しています.
研究 の 目的:
- ディスタルメタ-C-H結合の選択的活性化のための新しい戦略を開発する.
- 従来のC-H活性化方法の近接性による反応能力の制限を克服するために.
- メタ選択的なC-H機能化を可能にする簡単に削除可能なテンプレートを導入します.
主な方法:
- C-H活性化を直接するために,ニトリルを含むテンプレートを使用しました.
- メタ-C-H活性化のメカニズムを調査し,ニトリルと金属の中心間の"エンドオン"相互作用に焦点を当てました.
- トロウエリン誘導体や水素シナミック酸などのアレン基板にテンプレートの有効性をテストしました.
主要な成果:
- ニトリルテンプレートを使用して,遠距離メタ-C-H結合 (10以上の結合距離) の有効化が成功していることが実証されました.
- 弱い"エンドオン"のニトリル金属相互作用が,超選択性を可能にする,緊張したサイクロファンのような前移行状態を促進することを提案した.
- ニトリルテンプレートが固有の電子的,ステリック的,およびオーソ方向効果を無効にすることを示した.
結論:
- ニトリルを含むテンプレートの新しいクラスは,リモートメタ-C-H結合の選択的活性化を可能にします.
- "エンドオン"の調整モードは,近接性の制限を克服し,メタ選択性を達成するために不可欠です.
- この方法論は,領域の機能化,合成の可能性の拡大のための多機能的なアプローチを提供します.
関連する概念動画
meta-Directing Deactivators: –NO2, –CN, –CHO, –⁠CO2R, –COR, –CO2H
All meta-directing substituents are deactivating groups. These substituents withdraw electrons from the aromatic ring, making the ring less reactive toward electrophilic substitution. For example, the nitration of nitrobenzene is 100,000 times slower than that of benzene because of the deactivating effect of the nitro group. The first step in an electrophilic aromatic substitution is the addition of an electrophile to form a resonance-stabilized carbocation. The energy diagrams for the...
ortho–para-Directing Activators: –CH3, –OH, –⁠NH2, –OCH3
All ortho–para directors, excluding halogens, are activating groups. These groups donate electrons to the ring, making the ring carbons electron-rich. Consequently, the reactivity of the aromatic ring towards electrophilic substitution increases. For instance, the nitration of anisole is about 10,000 times faster than the nitration of benzene. The electron-donating effect of the methoxy group in anisole activates the ortho and para positions on the ring and stabilizes the corresponding...
Regioselectivity and Stereochemistry of Acid-Catalyzed Hydration
The rate of acid-catalyzed hydration of alkenes depends on the alkene's structure, as the presence of alkyl substituents at the double bond can significantly influence the rate.
ortho–para-Directing Deactivators: Halogens
Halogens are ortho–para directors. They are more electronegative than carbon. Therefore, as ring substituents, they can withdraw electrons through the inductive effect and deactivate the aromatic ring towards electrophilic substitution. Halogens also have an electron-donating resonance effect on the ring, which influences the orientation of the incoming electrophile. If an electrophile attacks at the ortho or the para position, the halogen donates electrons and stabilizes the intermediate...
Directing Effect of Substituents: meta-Directing Groups
Substituents on the benzene ring that direct an incoming electrophile to undergo substitution at the meta position are called meta directors. All meta directors either have a positive charge on the atom directly bonded to the ring or a partial positive charge. These groups function by withdrawing electrons from the ring through inductive and resonance effects. Consider the carbocation intermediates formed upon the addition of an electrophile on nitrobenzene at the ortho, meta, and para...
Cycloaddition Reactions: MO Requirements for Thermal Activation
Thermal cycloadditions are reactions where the source of activation energy needed to initiate the reaction is provided in the form of heat. A typical example of a thermally-allowed cycloaddition is the Diels–Alder reaction, which is a [4 + 2] cycloaddition. In contrast, a [2 + 2] cycloaddition is thermally forbidden.

