【本日の化学略語…ではありませんが】Michler's ketone

Michler's ketone: 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone

希土類金属との反応性を調べるための実験で使ってました。光反応の増感剤や色素の原料として知られる化合物です。

類似の化合物でもっと頻繁に扱っていたのが、この化合物の酸素原子が硫黄原子に置き換えられた、ThioMichler's ketone。市販品は濃い紫色の針状結晶でしたでしょうか。試薬棚にストックされていたものをラボでよく使われる手法で希土類金属を反応させ、生成した化合物を分離すると淡黄色の結晶がたくさん採れたのです。

おっしゃ採れたど〜と、早速NMR測定用のサンプルを作るべく、チューブの中に結晶を放り込み、重クロロホルムを加えると…あれ？深緑色…。

まあいいやと測定したのですが、シグナルは全く現れず。溶液を取り出し、濃縮・乾燥させても深緑のまま。ああ、壊れてしまったのかと、クロロホルムはいかんねぇと。

んで、重ベンゼンを溶媒に加えると、溶液は淡黄色のまま。NMR測定できました。生成物はtetrakis[4-(dimethylamino)phenyl]ethylene。カルベンできてホモカップリングというわけです。

Michler's ketoneとは反応性が違うということで、新しい研究テーマとなったのでした。
後でわかったのですが、ジメチルアミノ基があるThioMichler's ketoneを試したのが幸運でした。ジメチルアミノ基のない場合は反応が少し複雑。

【本日の化学略語】EDB

EDB: ethylene dibromide

実験での主な使用目的は、Grignard反応剤を調整する時の、金属マグネシウムの表面活性化でした。

教科書的には、Grignard反応剤は有機ハライドと金属マグネシムをエーテル中で混合するとできるのですが、使用する金属マグネシウムの表面が酸化されていたり、エーテルや有機ハライドに水分が含まれていたり等、様々な要因により有機ハライドと金属マグネシウムが反応しない事態が生じます。最悪なのが、反応が突然始まりかつ急速に進行して、エーテルが反応熱を吸収しきれないケース。反応の制御に失敗し、火災等の事故につながりかねません。

これを避ける策として、予め金属マグネシウムと少量のダミーの有機ハライドをエーテル中で混合して反応させることにより、マグネシウムの酸化皮膜をはがして金属面をむき出しにしておくことにより、有機ハライドとマグネシウムの反応をスムーズにする、というのがあります。そのダミーの有機ハライドのひとつが、このEDBというわけです。

この手法、マグネシウムだけでなく、希土類金属でも同様でして、希土類ではヨウ化アルキル、例えばヨードメタンや1,2-ジヨードエタンが使用されます。

【本日の化学略語】XL

XL: p-xylene

沸点が139℃と高いので、特に溶媒と使用した時には除去に苦労した記憶があります。逆に、沸点の高さを利用して高温の反応を行うのには便利でした。また、低沸点物を基質とする反応をGCで追跡する時にも重宝しました。

沸点の高さも利点になり得ますが、分子の対称性の高さもメリットでした。反応を追跡する際、¹H-NMRを使用するとなると、脂肪族・芳香族領域のシグナルが1本ずつとシンプルなp-xyleneは都合が良かったのです。トルエンだと芳香族領域が複雑になりますし、ベンゼンだと沸点が低い、と。

反応の基質として使用した場合も、生成し得る異性体の数もトルエン等と比較して少ないですし、ベンゼンと比べて反応性に富む等、いろいろメリットあり。

そんなこんなで、溶媒に、反応の基質にと、頻繁に使用しました。基質兼溶媒というケースが一番多かったような。

【本日の化学略語ではありませんが】Lawesson's reagent

Lawesson's reagent:  2,4-bis(4-methoxyphenyl)-1,3,2,4-dithiadiphosphetane-2,4-disulfide

カルボニル化合物をチオカルボニル化合物に変換する時に使用していました。同じことは硫化リンでもできるのですが、Lawesson試薬の方が有機溶媒に対する溶解性に富んでいるので、大スケールでの合成をしない限りは、硫化リンではなくLawesson試薬を使用していました。

このLawesson試薬、市販品もあるのですが、硫化リンとアニソールから簡単に合成することができます。Org. Synth.あたりにも載ってると思います。混ぜて飛ばして再結晶、そんな感じだったと思います。丁寧に合成したLawesson試薬は鮮やかな黄色い結晶です。劣化したり不純物が入っていたりすると、茶色っぽくなってたと思います。このあたりは、Pd(PPh₃)₄と同じですね。

においはというと、硫黄原子が含まれる化合物でしたが、強烈ではなかったような。ほのかにH₂Sの香りがしてたかなあ、という記憶です。

【本日の化学略語】 TsOH

TsOH: p-toluenesulfonic acid

有機酸触媒として最も使用される化合物のひとつと思われます。私が最初に使用したのも、酸触媒としてだったと思います。ベンゾフェノンとアニリンからケチミンを合成する際、溶媒をトルエンとして共沸脱水していましたので、硫酸や酢酸では都合が悪い、ということでTsOHをチョイスしていた、と。TsOHは有機溶媒に対する溶解性が割と良かったので。

学生時代には、希土類ルイス酸触媒存在下での新反応を探索していましたので、ルイス酸触媒の性能を相対的に評価するためにも、TsOHを使用していました。TsOHはプロトン酸触媒ですので一概に比較はできないのですが、安価でしたので、とにかくこいつの性能を超えなければ話にならなかったのです。

最近では様々な機能を持つ有機酸触媒が多数報告されていますが、こいつに勝るものはないんじゃないかな、と思ってます。固体ですから取り扱いも楽です。

【本日の化学略語】CyH

化学略語の検索サイト→Nanoniele

CyH: cyclohexane
(http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=CyH)

シンプルな構造で、容易に入手可能な薬品ですが、私が使用することはありませんでした。ラボ内の他の学生さんやスタッフが、新規反応の探索の際に、モデル基質として使用していたのは良く憶えています。シクロヘキサン分子中の水素が全て「いちおう」等価なので、C-H結合活性化反応を調べるには適していました。他の炭化水素と比べても、反応性が高かったような。

このシクロヘキサン、炭素数が６ではありますが、同炭素数のヘキサン（-95℃くらい）と比較しても融点が高いのです（6.5℃）。なんとベンゼン（5.5℃）よりも高い。

ある冬の朝実験室に入ると、中身が真っ白いフラスコが。何が起こったのか一瞬わかりませんでしたが、シクロヘキサンが「凍って」いたのでした。「シクロヘキサンのはずだよなぁ、これ」とか思いながら、融点を調べた記憶があります。

【本日の化学略語】ANI

化学略語の検索サイト→Nanoniele
 ANI: aniline
(http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=ANI)

アルジミンやケチミン合成の原料に使用していました。反応探索の基質に使用したことはなかったと思います。

アルジミンの中で良く合成していたのがベンズアルデヒドとアニリンを反応させて得たもの、ケチミンはベンゾフェノンとアニリンを反応させたものでした。
前者は還元反応や還元的カップリング、脱水素カップリング等の、新規反応の探索に、後者は、希土類金属と反応させてケチミンジアニオン錯体とし、これを触媒とする反応の探求に使ってました。

希土類金属とケチミンを反応させて得られる錯体、他の遷移金属にはない触媒活性を見せてくれました。最近では、希土類金属よりもより入手が容易なカルシウムでも同等の性質が観測されることがわかり、関連の研究のトレンドはカルシウムに移って来てます。

話はアニリンに戻りますが、アニリンそのものは無色の液体。でも、酸素や光にさらされると赤みを帯びてきます。酸化されたり重合したり、いろいろ原因はあるのですが、原料合成に使用するのであれば、私の場合、特に気にせず使ってました。
反応探索の基質として使用するのであれば、蒸留したものをただちに使用してたんだろうと思います。

【本日の化学略語】Piv

【本日の化学略語】 化学略語の検索サイト→Nanoniele

Piv: pivaloyl
 (http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=Piv)

画像はPivOHです。 研究室の試薬庫にPivOHが入ってました。私は使ったことはないのですが、学生時代は友人がDIBALH還元してPivHにしていましたし、数年前にはラボの学生さんがPivOHを添加剤に使って新反応を追いかけていました。

Piv絡みで私が扱ったのは脱保護くらいでしょうか。研究室のゼミでPivのある論文を紹介したことは多々あります。

【本日の化学略語】DCC

化学略語の検索サイト→Nanoniele

DCC: 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=DCC)



学生時代には使ったことのなかった試薬です。
高校時代の友人から何年ぶりかに、「この化合物が欲しいのだが、合成委託するとくそ高い！お前できるか？」と連絡があり、共同研究という形で数ステップの合成の２ステップ目に、単純な縮合反応での脱水剤として使ったのが最初であり、最後でもありました。

DCCは固体ですが、縮合反応の脱水剤ですから、秤量時に望まないところに付着したDCCはすぐに大気中の水分と反応し、ベトベトに。反応に使用したのは乾燥した時季でしたから、湿度が高いと扱いはもっと大変だったかもしれません。
「反応後のDCUの除去がねぇ…」と耳にしたことがありましたが、どうだったかな、記憶がないということは、あまり苦労はしなかったのかも。

今ではDIC等、様々なカルボジイミドがありますから、適材適所で使えばいいんだと思います。

【本日の化学略語】TPPO

化学略語の検索サイト→Nanoniele TPPO: triphenylphosphine oxide (http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=TPPO)

   

この化合物を原料にとある化合物を作りまくった経験はあります（詳細は伏せます）。

TPPOといえば、Wittig反応の成れの果てで、学生時代やポスドク時代に、研究室のメンバーがこの化合物をシリカカラムで取り除いているのを離れたところから見ていたのを憶えています。

私自身がTPPOに触れたのは、学生時代では、希土類を使う新反応の探索している時でした。希土類金属触媒の配位子として、試しに添加して、何かいいことが起こらないかと淡い期待を抱いて結果が出るのを待っていました。反応探索自体が当たりに巡り会えないものであり、なかなか思う通りにいかないのですけどね。たいていは、no reactionか、TPPOが脱酸素されてTPPが生成というオチでした。実験自体が楽しかったので、「しょうがない、次の反応だ」と。

【本日の化学略語】CAL

CAL: cinnamaldehyde
(http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=CAL)

 

 学生実験で合成しました。

ベンズアルデヒドとアセトアルデヒド、水酸化ナトリウム水溶液を混ぜて攪拌して、蒸留したのだと思いますが、CAL特有のあの香りが実験室に充満し、香料も大量にかぐときっついなあとか言っていたような気がします。

研究室に配属後は、希土類触媒や反応剤との反応でCALを使っていました。たいていはベンズアルデヒドや3-フェニルプロパナールとの比較で、二重結合がある化合物がモデル反応に適用できるかを、調べていました。他の化合物と特に差異がなかったり、CALが重合してしまったり、全く反応しなかったりとか、モデル反応毎に結果も異なっていました（だからこそCALを使ったわけですが）。

使用後はしばらくの間、CALを香りを楽しむことができたのを憶えています。

【本日の化学略語】BzH

化学略語の検索サイト→Nanoniele

BzH: benzaldehyde

(http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=BzH)

学生実験で、シンナムアルデヒド合成の原料に使ったのが初めてでした。
学部の４年に研究室に配属されて初めて減圧蒸留したのもこの化合物で、以来、長期間この化合物に触れる機会がありまして…。
最も多い使用目的は、アルジミン合成でした。

このベンズアルデヒド、香料として使われるくらい、少量でもとても「香る」化合物で、実験台や天秤、衣服に少量でも付着すると、いつまでも匂いが残るのです。

また、ベンズアルデヒドを量り取るのに使ったシリンジ等を、すぐにきれいに洗わずに放置したり、いい加減に洗ったりすると、付着したベンズアルデヒドが酸化され、洗うのに苦労するばかりか、別のサンプルを量り取る時のコンタミの原因にもなったり。

…とまあ、ベンズアルデヒドはいろいろと「わかりやすい」ので、教育的観点からとてもありがたい化合物でもありました。

【本日の化学略語】KSA

化学略語の検索サイト→Nanoniele

KSA: ketene silyl acetal
(http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=KSA)


（画像は酢酸エチルのケテントリメチルシリルアセタール）

大学４年生になり、研究室に配属されて初めて大量合成した化合物です。
酢酸エチルをLDAを反応させてリチウムエノラートのした後に、TMSClと反応させると生成します。

生成はするのですが、シリルエステル異性体も副生してしまうため、精製がとても厄介。
何度蒸留しても、こやつ↓



が混じってしまうため、蒸留だけをする日々が３ヶ月くらい続いたのです。

実は、KSAとこのシリルエステル、熱力学的には後者の方が安定で、適当なルイス酸を放り込んでやると、KSAがシリルエステルになってしまいます。最近は静かになりましたが、向山型アルドール反応反応が進行しない場合に、このシリルエステルが生成している可能性を疑っても損はないと思います。

【本日の化学略語】DPMS

化学略語の検索サイト→Nanoniele DPMS: diphenylmethylsilane (http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=DPMS) 大学院の博士課程の時に良く扱いました。灯油のような香り。 希土類触媒を使ってアルキンのヒドロシリル化を検討していました。当時の助教授の先生からの「ちょっとやってみてくれ」が始まりだったと思います。最初はトリエチルシランを使っていました。 反応仕込んで一晩攪拌した後、GCでチェックすると、ものすごく小さなピークが見つかったのです。「なんじゃこれ？」と、とりあえずシリカカラムで生成物を分離し、NMRスペクトルを測定してみると、ターゲットのビニルシランの類ではない、と。でも、アルキン由来の部位もヒドロシランの部位もあるしで、なんだろなとしばらく悩んでると、ああ、アルキニルシランだ、そういえば反応開始直後に気泡のようなものが出てたなぁと。そう思ってIRやMSスペクトルをとってみると、ビンゴでした。アルキンとトリエチルシランの脱水素カップリングが起こっていたと結論。 均一触媒下でのCDCのひとつですね。 その後、この反応を学部４年の新入りさんが追求することに。トリエチルシランでは収率が10%台と低いので、どうしたものかと思っていると、助教授の先生が「フェニル基ついたシランがええど」と。ここでDPMSを試すと、反応時に大量の気泡が発生し、アルキニルシランが高収率で生成。 ヒドロシランの性質を熟知した先生、さすがだなぁと思ったのでした。

【本日の化学略語】HFIP

化学略語の検索サイト→Nanoniele HFIP: hexafluoroisopropyl alcohol (http://www.nanoniele.jp/cgi-bin/nanoniele.cgi?inputsite=weblog&keyword=HFIP) 使用たことはないのですが、試薬ボトルが学生時代の研究室にあったのは憶えています。小さいボトルで開封済みで、誰が何に使ったのかはよくわかりません。 ポスドクになって、ラボの研究員さんが高分子の分子量測定に使用していたのが、「使っているのを見た」最初だったと思います。高分子の側鎖の官能基のため、THFやクロロホルム等の移動相では相対分子量が正確に出ない（高分子と固定相との相互作用が強すぎる）ため、HFIPを使ったのだそうです。ラボというか、研究機関の資金が潤沢だったので、大量に使用することができたんだと思います（値段見て驚きました）。 回収したのかな、あれ。