移動水素化

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移動水素化(英語:Transfer hydrogenation)は無機化学あるいは有機金属化学において2個の水素原子が分子付加する反応のうち水素源として気体の水素分子(H2)を用いない反応である。有機合成化学では、気体の水素が高価で扱いづらいため、工業的に広く利用されている。移動水素化を大きなスケールで利用している例としてテトラリンのようなドナー溶媒を用いた石炭液化がある[1][2]

有機合成においてはルテニウムロジウムなどを中心金属とし、ジアミンホスフィン配位子とするなど様々な水素移動触媒が開発されている[3]。この代表的なものがジクロロ(シメン)ルテニウムダイマートシル化されたジフェニルエチレンジアミン英語版である。これらの触媒は主にケトンイミンアルコールアミンに還元する有機酸化還元反応に用いられる。これらの水素源は典型的にはイソプロパノールが用いられる。イソプロパノールは反応後はアセトンに変化する。移動水素化は出発物質がプロキラルな場合高いエナンチオ選択性で進行する。

RR'C=O + Me2CHOH → RR'C*H-OH + Me2C=O (RR'C*H-OHはキラルな化合物)

よく用いられる触媒は(シメン)R,R-HNCHPhCHPhNTs(Ts=SO2C6H4MeR,R不斉中心の炭素に対する絶対配置英語版を示す。不斉水素化は2001年の野依良治ノーベル化学賞受賞の対象となった。[4]

そのほかの移動水素化試薬としてメールワイン・ポンドルフ・バーレー還元に用いられるアルミニウムアルコキシド類(アルミニウムイソプロポキシド)がある。しかし遷移金属触媒に比べて活性は落ちる。

遷移金属触媒によって触媒される移動水素化(外圏電子移動英語版で進行している)

金属触媒を用いない反応

触媒的水素化が開発されるよりも前に、不飽和化合物の水素化が広く研究されてきた。これらの手法の多くは歴史的あるいは教育的にのみ研究されている。よく使われる水素移動試薬としてジアゼン((NH)2)がある。この化合物は酸化され非常に安定なN2へと変化する。

移動水素化
移動水素化

ジイミドはヒドラジンより合成される。水素源となる2つの炭化水素はシクロヘキセンあるいは1,3-シクロヘキサジエンである。このときベンゼンアルカンが生成する。芳香族になることにより安定化されるためこの反応は進行する。この反応はPdが触媒となり、100°Cで行われる。他にも以下のような反応が報告されている。

移動水素化
移動水素化

多くの反応ではプロトン源としてアルコールやアミンが、電子源としてアルカリ金属が利用される。この中には金属ナトリウムでアレーン(芳香族炭化水素の別名)を還元するバーチ還元も含まれる。またエステルブーボー・ブラン還元もこれに該当する。マグネシウムメタノールを組み合わせることでアルケンを還元することができる。この反応はアセナピン英語版の合成に利用される[5]

アセナピン合成におけるマグネシウムとメタノールによる還元
アセナピン合成におけるマグネシウムとメタノールによる還元

有機触媒的移動水素化

脚注

関連項目

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