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8.8 : アルケンのヒドロホウ素化酸化

アルケンをマルコフニコフ配向でアルコールに変換するオキシ水銀化-脱水銀化法に加えて、相補的なヒドロホウ素化-酸化法により反マルコフニコフ生成物が得られます。 ヒドロホウ素化反応は、1959 年に H.C. によって発見されました。 茶色では、ボランの B-H 結合がアルケンに付加され、有機ボラン中間体が生成されます。 この中間体を塩基性過酸化水素で酸化するとアルコールが形成されます。

Figure1

ホウ素原子の価電子殻には電子が 6 個しかないため、試薬としてのボランは非常に反応性が高くなります。 ホウ素の非占有 2p 軌道は、ホウ素と 120°の角度で配向した他の 3 つの水素によって占有される平面に対して垂直です。 したがって、ボランは求電子性であり、その構造は電荷を持たないカルボカチオンに似ています。

Figure2

反応性が高いため、2 つのボラン分子は二量体化し、2 つの水素原子が部分的に 2 つのホウ素原子に結合し、合計 2 つの電子を持ちます。 したがって、それらは三中心二電子結合と呼ばれます。 ジボランは少量のボランと平衡状態で共存します。

Figure3

電子不足ボランはテトラヒドロフランから電子対を容易に受け取り、そのオクテットを完成させて安定したボラン-エーテル錯体を形成します。 これは、空気中での自然発火を避けるため、不活性雰囲気下でのヒドロホウ素化反応の試薬として使用されます。

Figure4

ヒドロホウ素化のメカニズム

このメカニズムは、ボランがアルケンの置換度が低く立体障害の少ない部位にあるπ結合を攻撃して、環状遷移状態を形成することから始まります。 最終的な結果は、アルケン二重結合を介した BH2 と水素のシン付加であり、アルキルボランが生成されます。 2 番目のアルケンとアルキルボランの反応によりジアルキルボランが生成され、続いて 3 番目のアルケンが付加されてトリアルキルボランが生成されます。

Figure5

酸化の仕組み

酸化は、ヒドロペルオキシドを形成する水酸化物イオンによる過酸化水素の脱プロトン化から始まります。 ヒドロペルオキシドは求核試薬として作用し、トリアルキルボランと反応し、不安定な中間体を生成します。 続いて、アルキル基がホウ素から隣接する酸素原子に移動し、水酸化物イオンが放出されます。 この一連の 3 ステップを繰り返して、残りのトリアルキルボランをトリアルコキシボランに変換します。

トリアルコキシボランのホウ素原子は求核性水酸化物イオンによって攻撃され、その後アルコキシドイオンが離脱してホウ素原子の形式電荷が中和されます。 最後に、アルコキシド イオンのプロトン化により、最終生成物としてアルコールが得られます。

Figure6

タグ

Hydroboration OxidationAlkenesOxymercuration demercurationMarkovnikov OrientationAnti Markovnikov ProductHydroboration ReactionH C BrownBoraneOrganoborane IntermediateOxidationBasic Hydrogen PeroxideReactivityElectrophilicCarbocationDimerizeThree center Two electron BondsDiboraneBorane ether ComplexInert AtmosphereHydroboration Mechanism

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