Aromatic N-Oxide類のペリ環状反応
Aromatic N-Oxide類のペリ環状反応
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Aromatic N-oxide類は電子的にnitrone類と同様にdipolarophile類と反応して，付加体を与える．久野等はヘテロcumuleneのひとつであるphenylisocyanateと3-methylpyridine N-oxideとの反応において，２種の付加体を単離し，KOHによる加水分解物の構造から1,3-双極性反応の付加体（1,2-dihydro体）が得られたと考えた．
Aromatic N-oxide類は電子的にnitrone類と同様にdipolarophile類と反応して，付加体を与える．久野等はヘテロcumuleneのひとつであるphenylisocyanateと3-methylpyridine N-oxideとの反応において，２種の付加体を単離し，KOHによる加水分解物の構造から1,3-双極性反応の付加体（1,2-dihydro体）が得られたと考えた．
ところが，付加体は1,2-dihydro体ではなく，2,3-dihydro体であることが指摘されたため， 単結晶Ｘ線解析を行い，その事実を確認した．
ところが，付加体は1,2-dihydro体ではなく，2,3-dihydro体であることが指摘されたため， 単結晶Ｘ線解析を行い，その事実を確認した．
結晶解析は一対のクロル誘導体を用い，位相決定は直接法MULTANを用いた．松岡先生の博士論文の中心になっている化合物．解析を依頼された縁で久野研究室へ異動した．
結晶解析は一対のクロル誘導体を用い，位相決定は直接法MULTANを用いた．松岡先生の博士論文の中心になっている化合物．解析を依頼された縁で久野研究室へ異動した．
Woodward-Hoffmann則の[1,5]-シグマトロピー転位による水素移動と同様に考えることができる．
Woodward-Hoffmann則の[1,5]-シグマトロピー転位による水素移動と同様に考えることができる．
福井博士のフロンティア軌道（FMO）法では，付加反応は分子間のHOMO-LUMO相互作用，分子内転位反応は分子分割法で解析することができる．後者の分子分割法ではブタジエンのHOMOとN-O単結合をLUMOとする分子内FMO相互作用と見ると，隣接位および転位先の５位の軌道と位相が合っていることが分かる（点線で示した個所）．
福井博士のフロンティア軌道（FMO）法では，付加反応は分子間のHOMO-LUMO相互作用，分子内転位反応は分子分割法で解析することができる．後者の分子分割法ではブタジエンのHOMOとN-O単結合をLUMOとする分子内FMO相互作用と見ると，隣接位および転位先の５位の軌道と位相が合っていることが分かる（点線で示した個所）．
この反応挙動は一般的であり，下記に示すようなdipolarophile類との反応で付加体を与える．
この反応挙動は一般的であり，下記に示すようなdipolarophile類との反応で付加体を与える．
N-Phenylmaleimideの場合，付加体のＸ線解析を行うと，1,5-転位体はendo体であることから，一次付加段階ではexo付加が進行したことになる．
N-Phenylmaleimideの場合，付加体のＸ線解析を行うと，1,5-転位体はendo体であることから，一次付加段階ではexo付加が進行したことになる．
一般に受け入れられているナイトロン類の付加反応における２次軌道効果によるendo付加優位の原則はあてはまらないケースである．おそらく，ナイトロンと異なり，環状構造を有しているため付加反応に直接に関与しない軌道同士の反結合性の反発があるものと考えられる．
一般に受け入れられているナイトロン類の付加反応における２次軌道効果によるendo付加優位の原則はあてはまらないケースである．おそらく，ナイトロンと異なり，環状構造を有しているため付加反応に直接に関与しない軌道同士の反結合性の反発があるものと考えられる．
Epoxynaphtharene
Epoxynaphtharene
電子豊富なdipolarophileであり，3-halogenopyridine N-oxideと反応する．この場合は1,3-双極子はLUMOとして反応する．また，反応速度論的検討から電荷移動錯体経由の反応を示唆する結果が得られた．本反応の場合，両反応基質のFMO解析からepoxynaphthareneの酸素の不対電子と1,3-双極子間の相互作用による安定化が示唆された．
電子豊富なdipolarophileであり，3-halogenopyridine N-oxideと反応する．この場合は1,3-双極子はLUMOとして反応する．また，反応速度論的検討から電荷移動錯体経由の反応を示唆する結果が得られた．本反応の場合，両反応基質のFMO解析からepoxynaphthareneの酸素の不対電子と1,3-双極子間の相互作用による安定化が示唆された．
Cumulene
Cumulene
代表格であるallene類の付加反応についてはphenylsulfonylalleneについて検討した．これまでの反応例と同様に3+2, [1,5]-sigmatropy反応が起こり，残存する1-azadieneの2π(C=N)との間で形式的２π＋２π反応が進行した．
代表格であるallene類の付加反応についてはphenylsulfonylalleneについて検討した．これまでの反応例と同様に3+2, [1,5]-sigmatropy反応が起こり，残存する1-azadieneの2π(C=N)との間で形式的２π＋２π反応が進行した．
Azetizine環の生成機構は下図に示す３種の機構が考えられるが，FMO論の三体相互作用の観点から，1-azadieneが４π，alleneが２πで反応するヘテロDAが進行した後，3,3-sigmatropy転位が起こる連続周辺環状反応の可能性を提案した．
Azetizine環の生成機構は下図に示す３種の機構が考えられるが，FMO論の三体相互作用の観点から，1-azadieneが４π，alleneが２πで反応するヘテロDAが進行した後，3,3-sigmatropy転位が起こる連続周辺環状反応の可能性を提案した．
Azadieneの場合，通常のdieneとは異なり，窒素の不対電子とalleneのπ電子との相互作用が強くstepwiseに２π＋２π反応が進行する可能性が強いことが遷移状態計算から判明したが，通常のdieneとketeneとの反応ではDA後，3,3-sigmatropy転位する機構の存在がNMR解析により証明された．
Azadieneの場合，通常のdieneとは異なり，窒素の不対電子とalleneのπ電子との相互作用が強くstepwiseに２π＋２π反応が進行する可能性が強いことが遷移状態計算から判明したが，通常のdieneとketeneとの反応ではDA後，3,3-sigmatropy転位する機構の存在がNMR解析により証明された．
Fig. ?に示す化合物は，２モルの3,3-dimethyl-3H-indoleのC=Nとalleneが反応した化合物である．２π＋２π＋２π反応であり，FMOの３体相互作用で説明できる．
Fig. ?に示す化合物は，２モルの3,3-dimethyl-3H-indoleのC=Nとalleneが反応した化合物である．２π＋２π＋２π反応であり，FMOの３体相互作用で説明できる．
Fig. ?はalleneとketeneのFMO軌道相の比較である．酸素原子の置換で軌道のクロスオーバーと係数の変化が生じる．keteneの場合，LUMOにおける中心原子の係数増大が顕著であり，azadieneの窒素不対電子 (NHOMO)との相互作用が期待できる．
Fig. ?はalleneとketeneのFMO軌道相の比較である．酸素原子の置換で軌道のクロスオーバーと係数の変化が生じる．keteneの場合，LUMOにおける中心原子の係数増大が顕著であり，azadieneの窒素不対電子 (NHOMO)との相互作用が期待できる．
実際の反応ではラクタム環と縮環した２種の付加体が得られる．
実際の反応ではラクタム環と縮環した２種の付加体が得られる．
付加体の結晶構造
Keteneとdieneとの反応において，これまでの付加反応の常識を覆す研究が町口等により報告された．dieneは４π，keteneはC=Oが２πで反応し，生成したDA付加体は3,3-sigmatropy 転位を起こすという連続ペリ環状反応を経る機構である．この新機構を考慮してCumuleneと1-azadiene類との付加反応の可能な経路を次図に示す．
Keteneとdieneとの反応において，これまでの付加反応の常識を覆す研究が町口等により報告された．dieneは４π，keteneはC=Oが２πで反応し，生成したDA付加体は3,3-sigmatropy 転位を起こすという連続ペリ環状反応を経る機構である．この新機構を考慮してCumuleneと1-azadiene類との付加反応の可能な経路を次図に示す．
1-Azadieneの場合，この機構を経由するかを明らかにするために遷移状態計算を行った．
1-Azadieneの場合，この機構を経由するかを明らかにするために遷移状態計算を行った．
次図はAM1計算によるエネルギープロフィルである．1-azadiene の場合は明らかにstepwise な反応が優先することがわかった．DFT計算においてもこの結果を支持するデータが得られた．
次図はAM1計算によるエネルギープロフィルである．1-azadiene の場合は明らかにstepwise な反応が優先することがわかった．DFT計算においてもこの結果を支持するデータが得られた．
アザジエンの場合，反応の初期段階において窒素の不対電子との相互作用が強くベタイン中間体を形成し，段階的［２+２］反応を経てアゼチジンを形成する．
アザジエンの場合，反応の初期段階において窒素の不対電子との相互作用が強くベタイン中間体を形成し，段階的［２+２］反応を経てアゼチジンを形成する．
代表的論文のタイトル，アブストラクトおよび図の抜粋を示した．
代表的論文のタイトル，アブストラクトおよび図の抜粋を示した．
研究に携わった方々
研究に携わった方々
松岡俊和，末松文博，品田 稔，大泉憲秀，八浪依子，久保博文，北崎龍弥，佐藤広文，近藤理円，村瀬元治，福岡竜逸，村岡敬治，山田弘敏，栗原正日呼 ，渡邉 茂，松崎達哉，鈴木敏之，村山廉子．小野菊馬，宮田靖子，長谷川智昭，
松岡俊和，末松文博，品田 稔，大泉憲秀，八浪依子，久保博文，北崎龍弥，佐藤広文，近藤理円，村瀬元治，福岡竜逸，村岡敬治，山田弘敏，栗原正日呼 ，渡邉 茂，松崎達哉，鈴木敏之，村山廉子．小野菊馬，宮田靖子，長谷川智昭，
その他
その他
1993 上村敏啓 ヘテロジエン
1993 上村敏啓 ヘテロジエン
1995 大磯 茂 イミン-アレン
1995 大磯 茂 イミン-アレン
投稿論文 ⭕印の論文は日本薬学会がフリーアクセスを可能にしている雑誌．番号は原野の論文整理番号．
投稿論文 ⭕印の論文は日本薬学会がフリーアクセスを可能にしている雑誌．番号は原野の論文整理番号．
19. X-Ray Crystal Structure Analysis of Isomeric Cycloadducts of Picoline N-Oxide with p-chlorophenyl Isocyanate
19. X-Ray Crystal Structure Analysis of Isomeric Cycloadducts of Picoline N-Oxide with p-chlorophenyl Isocyanate
T. Hisano, M. Matsuoka, M. Ichikawa, K. Muraoka, T. Komori, K. Harano, Y. Ida and A. T. Christensen
T. Hisano, M. Matsuoka, M. Ichikawa, K. Muraoka, T. Komori, K. Harano, Y. Ida and A. T. Christensen
(1978 ･ Org. Prep. Proced. Int., ･ 10(6) ･ (300-304))
(1978 ･ Org. Prep. Proced. Int., ･ 10(6) ･ (300-304))
22. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. III.
22. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. III.
Cycloadditions of Substituted Phenyl Isocyanates to 3,5-Dimethyl and 3,5-Dibromopyridine N-Oxides and X-Ray Crystal Structures of the Isomeric Cycloadducts
Cycloadditions of Substituted Phenyl Isocyanates to 3,5-Dimethyl and 3,5-Dibromopyridine N-Oxides and X-Ray Crystal Structures of the Isomeric Cycloadducts
T. Hisano, M. Ichikawa, M. Matsuoka, H. Hagiwara, K. Muraoka, T. Komori, K. Harano, Y. Ida and A. T. Christensen
T. Hisano, M. Ichikawa, M. Matsuoka, H. Hagiwara, K. Muraoka, T. Komori, K. Harano, Y. Ida and A. T. Christensen
(1979 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 27(10) ･ (2261-2272)). ⭕
(1979 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 27(10) ･ (2261-2272)). ⭕
46. 1,3-Dipolar Cycloaddition of Aromatic N-Oxides to N-Phenyl maleimides. Stereoselective Cycloaddition and Its Kinetic and Mechanistic Aspects
46. 1,3-Dipolar Cycloaddition of Aromatic N-Oxides to N-Phenyl maleimides. Stereoselective Cycloaddition and Its Kinetic and Mechanistic Aspects
T. Matsuoka, K. Harano and T. Hisano
T. Matsuoka, K. Harano and T. Hisano
(1983 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 31(8) ･ (2948-2951)). ⭕
(1983 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 31(8) ･ (2948-2951)). ⭕
48. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VI. Further Studies on 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction of Pyridine N-Oxides with Phenyl Isocyanates
48. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VI. Further Studies on 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction of Pyridine N-Oxides with Phenyl Isocyanates
K. Harano, F. Suematsu, T. Matsuoka and T. Hisano
K. Harano, F. Suematsu, T. Matsuoka and T. Hisano
(1984 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 32(2) ･ (543-552). ⭕
(1984 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 32(2) ･ (543-552). ⭕
49. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VII. Effect of Aromaticity on 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactivity of Substituted Pyridine N-Oxides and Preparation of Oxazolo[4,5-b]pyridine Derivatives
49. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VII. Effect of Aromaticity on 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactivity of Substituted Pyridine N-Oxides and Preparation of Oxazolo[4,5-b]pyridine Derivatives
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, F. Suematsu and N. Ohizumi
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, F. Suematsu and N. Ohizumi
(1984 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 32(6) ･ (2077-2090). ⭕
(1984 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 32(6) ･ (2077-2090). ⭕
51. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VIII. Carbamation Products of 2-Anilinopyridine Derivatives
51. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. VIII. Carbamation Products of 2-Anilinopyridine Derivatives
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, F. Suematsu and N. Ohizumi
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, F. Suematsu and N. Ohizumi
(1985 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 33(5) ･ (1869-1977). ⭕
(1985 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 33(5) ･ (1869-1977). ⭕
53. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. IX. Formation of 1:2 Cycloadduct of 2-Alkylpyridine N-Oxides and Phenyl Isocyanates and a Frontier Molecular Orbital Study
53. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. IX. Formation of 1:2 Cycloadduct of 2-Alkylpyridine N-Oxides and Phenyl Isocyanates and a Frontier Molecular Orbital Study
T. Matsuoka, K. Harano, H. Kubo and T. Hisano
T. Matsuoka, K. Harano, H. Kubo and T. Hisano
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(2) ･ (572-581). ⭕
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(2) ･ (572-581). ⭕
54. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. X. Role of Charge-Transfer Complexes in 1,3-Dipolar Cycloaddition of Pyridine N-Oxides to Phenyl Isocyanate
54. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. X. Role of Charge-Transfer Complexes in 1,3-Dipolar Cycloaddition of Pyridine N-Oxides to Phenyl Isocyanate
K. Harano, R. Kondo, M. Murase, T. Matsuoka and T. Hisano
K. Harano, R. Kondo, M. Murase, T. Matsuoka and T. Hisano
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(3) ･ (966-974). ⭕
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(3) ･ (966-974). ⭕
55. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XI. 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction of Pyridine N-Oxide with Tosyl Isocyanate and One-pot Synthesis of 2-Oxooxazolo[4,5-b]pyridine Derivatives
55. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XI. 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction of Pyridine N-Oxide with Tosyl Isocyanate and One-pot Synthesis of 2-Oxooxazolo[4,5-b]pyridine Derivatives
T. Hisano, K. Harano, R. Fukuoka, T. Matsuoka, K. Muraoka and I. Shinohara
T. Hisano, K. Harano, R. Fukuoka, T. Matsuoka, K. Muraoka and I. Shinohara
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(4) ･ (1485-1492). ⭕
(1986 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 34(4) ･ (1485-1492). ⭕
57. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XII.
57. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XII.
Stereoselective exo Cycloaddition of Lutidine N-Oxide with N-Substituted Maleimides and a Frontier Molecular Orbital and Mechanistic Study
Stereoselective exo Cycloaddition of Lutidine N-Oxide with N-Substituted Maleimides and a Frontier Molecular Orbital and Mechanistic Study
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, H. Yamada and M. Kurihara
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, H. Yamada and M. Kurihara
(1987 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 35(3) ･ (1049-1057). ⭕
(1987 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 35(3) ･ (1049-1057). ⭕
63. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XIII.
63. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XIII.
Cycloaddition Behavior of Some Nitrones toward N-Phenylmaleimide and Conformation Isomers of the Cycloadducts
Cycloaddition Behavior of Some Nitrones toward N-Phenylmaleimide and Conformation Isomers of the Cycloadducts
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, S. Watanabe and T. Matsuzaki
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, S. Watanabe and T. Matsuzaki
(1989 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 37(4) ･ (907-911)). ⭕
(1989 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 37(4) ･ (907-911)). ⭕
65. Reaction of Aromatic N-Oxide with Dipolarophiles. XIV.
65. Reaction of Aromatic N-Oxide with Dipolarophiles. XIV.
Inverse-Type Cycloaddition of Pyridine N-Oxides with 1,4-Epoxy-1,4-dihydronaphthalene and Its Mechanistic Aspects
Inverse-Type Cycloaddition of Pyridine N-Oxides with 1,4-Epoxy-1,4-dihydronaphthalene and Its Mechanistic Aspects
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, T. Suzuki and Y. Murayama
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, T. Suzuki and Y. Murayama
(1990 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 38(3) ･ (605-611)). ⭕
(1990 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 38(3) ･ (605-611)). ⭕
70. Reaction of Aromatic N-Oxide with Dipolarophiles. XVI.
70. Reaction of Aromatic N-Oxide with Dipolarophiles. XVI.
Cycloaddition Behavior of Aromatic N-Oxides toward Electron-Deficient Allenes and X-Ray Structure of the 1,4-Dipolar Cycloadduct
Cycloaddition Behavior of Aromatic N-Oxides toward Electron-Deficient Allenes and X-Ray Structure of the 1,4-Dipolar Cycloadduct
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, T. Matsuzaki and M. Eto
T. Hisano, K. Harano, T. Matsuoka, T. Matsuzaki and M. Eto
(1991 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 39(3) ･ (537-544)). ⭕
(1991 ･ Chem. Pharm. Bull. ･ 39(3) ･ (537-544)). ⭕
74. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XVII.
74. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XVII.
Cycloaddition Behavior of Allenes Toward Pyridine N-Oxides and Formation of Azetidine-Type Cycloadduct
Cycloaddition Behavior of Allenes Toward Pyridine N-Oxides and Formation of Azetidine-Type Cycloadduct
T. Matsuoka, T. Hasegawa, K. Harano and T. Hisano
T. Matsuoka, T. Hasegawa, K. Harano and T. Hisano
(1992 ･ Heterocycles ･ 33(1) ･ (179-188))
(1992 ･ Heterocycles ･ 33(1) ･ (179-188))
89. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XVIII.
89. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XVIII.
Formation Mechanism and X-Ray Structure of the Cycloadduct from Sequential Pericyclic Reaction of Pyridine N-Oxides with Phenylsulfonyl Allene
Formation Mechanism and X-Ray Structure of the Cycloadduct from Sequential Pericyclic Reaction of Pyridine N-Oxides with Phenylsulfonyl Allene
T. Matsuoka, T. Hasegawa, M. Eto, K. Harano and T. Hisano
T. Matsuoka, T. Hasegawa, M. Eto, K. Harano and T. Hisano
(1993 ･ J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 ･ (1859-1865))
(1993 ･ J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 ･ (1859-1865))
91. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XIX. PM3 Analysis of Sequential Pericyclic Reactions Between Pyridine N-Oxides and Allenes,
91. Reaction of Aromatic N-Oxides with Dipolarophiles. XIX. PM3 Analysis of Sequential Pericyclic Reactions Between Pyridine N-Oxides and Allenes,
T. Matsuoka, T. Hasegawa, K. Harano and T. Hisano
T. Matsuoka, T. Hasegawa, K. Harano and T. Hisano
Heterocycles, 34, 257-264(1994).
Heterocycles, 34, 257-264(1994).
98. Ab Initio and PM3 Analysis of 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction between Pyridine N-Oxides and Isocyanates. Theoretical Evidence of Concerted and Nonsynchronous Mechanism with Zwitterionic Character（PyNO）
98. Ab Initio and PM3 Analysis of 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction between Pyridine N-Oxides and Isocyanates. Theoretical Evidence of Concerted and Nonsynchronous Mechanism with Zwitterionic Character（PyNO）
T. Matsuoka and K. Harano
T. Matsuoka and K. Harano
Tetrahedron, 1995, 51, 6451-6458.
Tetrahedron, 1995, 51, 6451-6458.
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