ボロン酸の保護基
本記事はWEBに混在する化学情報をまとめ、それを整理、提供する化学ポータルサイト「Chem-Station」の協力のもと、ご提供しています。
概要
ボロン酸は酸素や水に安定で扱いやすく、結晶性も高く固体になりやすいため、鈴木-宮浦カップリングの基質として有用です。しかし無保護体は精製がしばしば困難であること、脱水三量化によるボロキシン形成などを経て定量が難しくなること、化合物によっては酸や酸化剤などに不安定であることから、保護された単量体で取り扱うことが多いです。
保護基の例
よく使われる保護基を以下に示します。多くの場合はジオールの環状エステルとして保護します。ジオールの立体障害が大きいほど、加水分解に対しては安定になります（逆にジオールの保護目的でボロン酸を使う例も存在します）。モノオール非環状エステルは保護目的ではほとんど用いられません。
- ピナコールエステル(pin)：最もポピュラーな保護基です。宮浦ホウ素化、ハートウィグホウ素化などで使用できます。適度に反応性があり、酸化によってアルコールへと変換し、鈴木カップリングの基質としてそのまま使うことができ、カラム精製も可能です。反面、かなり安定であるため、加水分解によってボロン酸や他のボロン酸保護体に導くことがしばしば困難になります。
- ジアミノナフタレンアミド(dan)：各種条件に対して非常に耐性のある保護基です。隣接窒素原子によってホウ素中心の空軌道に非共有電子対が供与されるため、ルイス酸性・反応性がかなり低くなっています。
- MIDAエステル：空軌道が存在しないので、各種酸化条件・酸性条件・還元条件に耐性を持ち、カラム精製も可能です。調製過程にDMSO溶液での加熱脱水・溶媒流去が必要で、手順がやや面倒なのが欠点です。
- トリフルオロボレート塩：高い結晶性を持ちます。電子求引性のフッ素原子が置換し、空軌道が存在しないので酸化条件に対して特に耐性を持ちます。また有機溶媒への溶解性は低いです。
他にも、カテコールエステル (cat)、ネオペンチルグリコールエステル (neo)、より加水分解耐性を増したピナンジオールエステル、ビスシクロヘキシルジオールエステル、酸化条件で脱保護可能なMPMPエステル、トリフルオロボレート塩の欠点を改良した環状トリオールボレート塩などが候補として知られています。
脱保護条件
ピナコールエステルの脱保護条件1）
安定さを反映して一般に加水分解は困難ですので、多くは酸性・加熱条件下に行なう必要があります。生成するピナコールを過ヨウ素酸ナトリウムで分解したり、 フェニルボロン酸で捕捉する方法が良く採られます。一旦トリフルオロボレートやアミノエステル型ボレートを経由する方法は、比較的穏和な脱保護法となります。
dan基の脱保護2）
脱保護後のジアミノナフタレンは酸性分液操作で簡便に除去できます。
MIDAエステルの脱保護3）
塩基性水溶液条件にて簡便に脱保護できます。他の条件に対してMIDAエステルは概ね安定です。
ボロン酸保護体の相互変換4）
実験のコツ・テクニック
- ボロン酸ピナコールエステルを精製する際には、ホウ酸を混ぜたシリカゲルカラムが有効との報告5）があります。
- 除去されるピナコールの捕捉には、ポリマー担持型ボロン酸を共存させておくのも有効です。
参考文献
- (a, b) Coutts, S. J.; Adams, J., Krolikowski, D., Show, R. J.: Tetrahedron Lett., 35, 5109 (1994), . doi:10.1016/S0040-4039(00)77040-7
(c) Sun, J., Perfetti, J. S., Santos, W. L.: J. Org. Chem., 76, 3571 (2011). DOI: 10.1021/jo200250y
(d) Yuen, A. K. L., Hutton, C. A., : Tetrahedron Lett., 46, 7899 (2005). doi:10.1016/j.tetlet.2005.09.101 - Noguchi, H., Hojo, K., Suginome, M.: J. Am. Chem. Soc., 129, 758 (2007). DOI: 10.1021/ja067975p
- Gillis, E. P., Burke, M. D. : J. Am. Chem. Soc., 129, 6716 (2007). DOI: 10.1021/ja0716204
- Churches, Q. I., Hooper, J. F., Hutton, C. A.: J. Org. Chem., 80, 5428 (2015). DOI: 10.1021/acs.joc.5b00182
- Hitosugi, S., Tanimoto, D., Nakanishi, W., Isobe, H.: Chem. Lett., 41, 972 (2012). doi:10.1246/cl.2012.972
製品一覧
| 製品コード | 品名 | 規格 | 容量 |
|---|---|---|---|
| 163-23222 | フェニルボロン酸 | 有機合成用 | 25 g |
| 165-23221 | 100 g | ||
| 167-23225 | 500 g | ||
| 053-08351 | p-エチニルフェニルボロン酸1,8-ジアミノナフタレン保護 | 有機合成用 | 1 g |
| 059-08353 | 5 g | ||
| 163-23761 | (2-ピリジン)環状トリオールボレートリチウム | 有機合成用 | 1 g |
| 169-23763 | 5 g | ||
| 161-23762 | 25 g |
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