ニュース - 有機合成におけるシアン化物反応

シアノ基は極性と電子吸収が強く、標的タンパク質の奥深くまで入り込み、活性部位の重要なアミノ酸残基と水素結合を形成することができる。同時に、シアノ基はカルボニル、ハロゲンなどの官能基の生体電子等配体であり、小さな薬物分子と標的タンパク質との相互作用を高めることができるため、医薬品や農薬の構造修飾に広く使用されている[1]。代表的なシアノ含有医薬品には、サキサグリプチン（図1）、ベラパミル、フェブキソスタットなどがある。農薬には、ブロモフェニトリル、フィプロニル、フィプロニルなどがある。また、シアノ化合物は、香料、機能性材料などの分野でも重要な応用価値を持っている。例えば、シトロニトリルは国際的な新しいニトリル香料であり、4-ブロモ-2,6-ジフルオロベンゾニトリルは液晶材料を製造するための重要な原料である。シアノ化合物はそのユニークな特性により、様々な分野で広く利用されていることがわかります[2]。

2.2 エノールホウ化物の求電子シアン化反応

清川健介らの研究チーム[4]は、シアン化物試薬n-シアノ-n-フェニル-p-トルエンスルホンアミド（NCTS）とp-トルエンスルホニルシアニド（TSCN）を用いて、エノールホウ素化合物の高効率求電子シアン化を達成した（図3）。この新しいスキームにより、様々なβ-アセトニトリルが、幅広い基質に対して適用可能であることが示された。

2.3 ケトンの有機触媒立体選択的シリコシアニド反応

最近、ベンジャミン・リストチーム[5]は、Nature誌上で、2-ブタノンのエナンチオマー識別（図4a）と、HCNまたはtmscnをシアン化物試薬として用いた酵素、有機触媒、遷移金属触媒による2-ブタノンの不斉シアン化物反応（図4b）を報告した。tmscnをシアン化物試薬として用いることで、2-ブタノンおよび様々なケトンがidpi触媒条件下で高エナンチオ選択的にシリルシアン化物反応に付された（図4C）。

図4 A、2-ブタノンのエナンチオマーの区別。b. 酵素、有機触媒、遷移金属触媒による2-ブタノンの不斉シアン化。

c. Idpi は、2-ブタノンおよび他のさまざまなケトンの高度にエナンチオ選択的なシルイルシアニド反応を触媒します。

2.4 アルデヒドの還元的シアン化

天然物合成において、緑色のトスミックはシアン化物試薬として用いられ、立体障害のあるアルデヒドをニトリルへと容易に変換します。この方法はさらに、アルデヒドやケトンに炭素原子を追加導入するために用いられます。この方法は、ジアジフェノリドのエナンチオ特異的全合成において構築的な意義を有し、クレロダン、カリベノールA、カリベノールBなどの天然物合成における重要なステップとなっています[6]（図5）。

2.5 有機アミンの電気化学的シアン化物反応

グリーン合成技術として、有機電気化学合成は様々な有機合成分野で広く利用されています。近年、ますます多くの研究者が注目しています。PrashanthW. Menezesチーム[7]は最近、安価なNi2Si触媒を用いることで、芳香族アミンまたは脂肪族アミンを1m KOH溶液中（シアン化物試薬を添加せず）、1.49vrheの定電位で高収率で対応するシアノ化合物に直接酸化できることを報告しました（図6）。

03 要約

シアン化反応は非常に重要な有機合成反応です。グリーンケミストリーの理念に基づき、従来の有毒で有害なシアン化物試薬に代わり、環境に優しいシアン化物試薬が用いられています。さらに、無溶媒、無触媒、マイクロ波照射といった新しい手法を用いることで、研究の範囲と深度がさらに拡大し、工業生産において莫大な経済的、社会的、そして環境的利益を生み出しています[8]。科学研究の継続的な進歩に伴い、シアン化物反応は高収率、経済的、そしてグリーンケミストリーへと発展していくでしょう。

投稿日時: 2022年9月7日