一酸化炭素の簡便で安全な発生法とその利用例

Skrydstrup教授らは、カルボニル化反応を研究する過程で、実験室環境で安定な固体の一酸化炭素（CO）前駆体を開発しました¹ 。「COgen」と名付けられたこの前駆体は、非プロトン性溶媒中、25～150℃という広い温度範囲でPd触媒によりほぼ定量的にCOガスを発生する、信頼性の高いCOガス源です。また、13C標識された¹³COgenも同様の反応で¹³COを発生します。

a

図 1. 一酸化炭素の簡便で安全な発生法とその利用例

COgenまたは¹³COgenを簡単かつ安全にカルボニル化反応に用いるために、2つの反応チューブから成る専用の反応容器「COware」も考案されています。一方のチューブでCOを発生させた後に、もう一方のチューブですぐにCOを消費するので、閉鎖系の中でCOを利用できます。¹³COgenもCOgenと扱い方は同じです。¹Sigma-Aldrich®では、この汎用性の高い方法に必要な実験室用の器具とベンチ安定性の高いCO前駆体を提供しています。

図 2. 左：COware反応容器、右：脂質代謝改善薬剤Fenofibrateの合成への利用

現在、COgenは、アミノ化^1,2、アルコキシル化³
、チオカルボニル化⁴、還元的カルボニル化⁵などさまざまなカルボニル化に利用できることが見出されています。CO挿入型鈴木-宮浦カップリング反応⁶、溝呂木-Heck反応⁷、α―アリール化⁸も開発され、さらに二重カルボニル化によるα―ケトアミド⁸もこのCOware – COgenシステムで得られています^9,10。13C標識化合物も¹³COgenを用いることで同様に得られます。

図 3. COgen

COware で生成したCOは、ガスボンベに充填されているCOと同様に使うことができ、グローブボックスでの操作は不要です。COware には、PTFEシリコンシールで再密封できるようPTFEの固定ディスクがついています。COgen-COwareシステムは、ドラフトでの使用に適し、COを利用できる簡便で安全な方法です。

図4. COware で生成したCOは、ガスボンベに充填されているCOと同様に使用可能

システムに関するその他のご質問がありましたら、関連するFAQをご覧ください。

参考文献

1. Hermange P, Lindhardt AT, Taaning RH, Bjerglund K, Lupp D, Skrydstrup T. 2011. Ex SituGeneration of Stoichiometric and Substoichiometric12CO and13CO and Its Efficient Incorporation in Palladium Catalyzed Aminocarbonylations. J. Am. Chem. Soc.. 133(15):6061-6071. https://doi.org/10.1021/ja200818w

2. Nielsen DU, Taaning RH, Lindhardt AT, Gøgsig TM, Skrydstrup T. 2011. Palladium-Catalyzed Approach to Primary Amides Using Nongaseous Precursors. Org. Lett.. 13(16):4454-4457. https://doi.org/10.1021/ol201808y

3. Xin Z, Gøgsig TM, Lindhardt AT, Skrydstrup T. 2012. An Efficient Method for the Preparation of Tertiary Esters by Palladium-Catalyzed Alkoxycarbonylation of Aryl Bromides. Org. Lett.. 14(1):284-287. https://doi.org/10.1021/ol203057w

4. Burhardt MN, Taaning R, Nielsen NC, Skrydstrup T. 2012. Isotope-Labeling of the Fibril Binding Compound FSB via a Pd-Catalyzed Double Alkoxycarbonylation. J. Org. Chem.. 77(12):5357-5363. https://doi.org/10.1021/jo300746x

5. Burhardt MN, Taaning RH, Skrydstrup T. 2013. Pd-Catalyzed Thiocarbonylation with Stoichiometric Carbon Monoxide: Scope and Applications. Org. Lett.. 15(4):948-951. https://doi.org/10.1021/ol400138m

6. Korsager S, Taaning RH, Lindhardt AT, Skrydstrup T. 2013. Reductive Carbonylation of Aryl Halides Employing a Two-Chamber Reactor: A Protocol for the Synthesis of Aryl Aldehydes Including13C- and D-Isotope Labeling. J. Org. Chem.. 78(12):6112-6120. https://doi.org/10.1021/jo400741t

7. Lindhardt AT, Simonssen R, Taaning RH, Gøgsig TM, Nilsson GN, Stenhagen G, Elmore CS, Skrydstrup T. 2012. 14Carbon monoxide made simple - novel approach to the generation, utilization, and scrubbing of14carbon monoxide. J. Label Compd. Radiopharm. 55(11):411-418. https://doi.org/10.1002/jlcr.2962

8. Hermange P, Gøgsig TM, Lindhardt AT, Taaning RH, Skrydstrup T. 2011. Carbonylative Heck Reactions Using CO Generatedex Situin a Two-Chamber System. Org. Lett.. 13(9):2444-2447. https://doi.org/10.1021/ol200686h

9. Gøgsig TM, Taaning RH, Lindhardt AT, Skrydstrup T. 2012. Palladium-Catalyzed Carbonylative ?-Arylation for Accessing 1,3-Diketones. Angew. Chem.. 124(3):822-825. https://doi.org/10.1002/ange.201107494

10. Korsager S, Nielsen DU, Taaning RH, Skrydstrup T. 2013. Access to ?-Keto Esters by Palladium-Catalyzed Carbonylative Coupling of Aryl Halides with Monoester Potassium Malonates. Angew. Chem. Int. Ed.. 52(37):9763-9766. https://doi.org/10.1002/anie.201304072

11. Nielsen DU, Neumann K, Taaning RH, Lindhardt AT, Modvig A, Skrydstrup T. 2012. Palladium-Catalyzed Double Carbonylation Using Near Stoichiometric Carbon Monoxide: Expedient Access to Substituted 13C2-Labeled Phenethylamines. J. Org. Chem.. 77(14):6155-6165. https://doi.org/10.1021/jo3009337

12. Bjerglund K, Lindhardt AT, Skrydstrup T. 2012. Palladium-Catalyzed N-Acylation of Monosubstituted Ureas Using Near-Stoichiometric Carbon Monoxide. J. Org. Chem.. 77(8):3793-3799. https://doi.org/10.1021/jo3000767

13. Gøgsig TM, Nielsen DU, Lindhardt AT, Skrydstrup T. 2012. Palladium Catalyzed Carbonylative Heck Reaction Affording Monoprotected 1,3-Ketoaldehydes. Org. Lett.. 14(10):2536-2539. https://doi.org/10.1021/ol300837d