2024年1月21日日曜日

逆相HPLC100%伝説。(3):なぜ、C30固定相は水100%オッケーなのか?

ども、居酒屋大好きコンキチです。 
北千住で一杯やったときのメモです。 

-酒屋の酒場 memo- 
住所:足立区千住中居町27-17 

-サッポロラガー大瓶 (650 JPY)-
赤星ですね。 











-うなぎキモやき (370 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW- 
フルボディの深い滋味だけが伝わってくる。プルプルした弾力に富む食感も最高。噛み締める度に旨味が広がる。 
既に振り掛けてある山椒(痺れがないやつ)の香味ともよく合ってる。 


-ぬか漬け (280 JPY)- 
-RATING- ★★★☆☆ 
-REVIEW- 
胡瓜、人参、大根、青菜の漬物。 
酸味がしっかりあって、瑞々しいタイプで、普通に美味しい。 





-イカゲソ・ワタ焼きセット (600 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
ワタはカニミソにも似た味わいで、常しえに滋味深く、ゲソ焼きとのコンボは神懸かった旨さで筆舌に尽くし難い。 
これは、ヤヴァイね。




-牛もつ煮込み (400 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
もつの他の具材は、葱と蒟蒻。 
もつはクセなくフワフワで食べ飽きすることのない旨さ。 
蒟蒻がいい箸休めになって、いい仕事してます。 



-ニラ茎たまり漬け (300 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
ニラ茎が軟らかくって、旨さしかないですね。
マイルドな味わい。
お醤油とのコンボは鉄板。



-地酒 (日替わり) グラス売り (670 JPY)-
-RATING- ★★★★☆
-REVIEW-
銘柄は「華鳩 朱白 (オレンジのラベル)」。
華やかな甘味。甘いんだけど、ダレてない。
綺麗な酒質で普通に美味しい。






 閑話休題 


先のメモ(逆相HPLC100%伝説。:水100%分析メソッド)で 、C30固定相カラムは水100%の移動相を用いても保持の変化が非常に少なく安定した分析が可能だと書きました。
直感的には、C18よりもC30の方が疎水性が高いから、そんなこと有り得なくね?と思うんえすが、そうではないんですね。で、このことに対して株式会社クロマニックテクノロジーズのテクニカルノートに興味深い考察があります。

このテクニカルノートでは、 40℃における各固定相(細孔径10 nm)の接触角を試算していて、 

C18:126° 
C30:104 
C1(TMS):108 
C8:140 

という数値を算出しています。 

"仮定"して計算しているので、どの程度に信頼性があるかは分かりませんが、これが正しいとするなら、 水に対する濡れやすさは、 

 C30>C1(TMS)>C18>C8 

という順になります。 

アルキル鎖長が長くなるほど疎水性(水との混ざり易さ、オクタノールと水との分配比(LogP)で定義)が大きくなりますが、撥水性(水との濡れにくさ。接触角で定義)とは相関しないという予想外の結果です。 

それでも、C30固定相の接触角は90˚より大きい(水に濡れない)ので、細孔内から水が抜け出そうとする力が働きます。ただ、その力は大気圧より低いため、大気圧によって水移動相はC30充塡剤細孔内に押し込まれて、保持時間が減少しないと考えられます。

以上、明日からC30固定相の啓蒙活動に励みたいと思う、二流大出のテクニシャン(研究補助員)のHPLC水100%分析メモでした。

2024年1月19日金曜日

逆相HPLC100%伝説。(2):細孔内の移動相の出入りを科学する

ども、石原さとみちゃん大好きコンキチです。 
石原さとみちゃんがすき家のCMで食べてる商品を食べたくて、食べたくて、食べに行ったときのメモです。 

-うな牛 並 (1,050 JPY)- 
-RATING- N/A 
-REVIEW- 
うなぎは泥臭くて、牛肉はペラペラ。 
うなぎと牛を一緒に食べるとなんとも微妙な味だけど、大満足。
大好きな石原さとみちゃんが食べてるのと同じのを食べてると思う精神的充足感が半端なかったです。 


-月見すきやき牛丼 (650 JPY)- 
-RATING- ★★☆☆☆ 
-REVIEW- 
味は微妙だったけど(まずいわけではないです)、感無量で満足感がハンパなかったです。 
やっぱ、石原さとみちゃん(人妻)は最高です。 



-炭火焼きほろほろカレー (750 JPY)- 
-RATING- ★★★★☆ 
-REVIEW-
まず、カレーが美味しい。ドライなスパイスの辛味(チョイ辛)、酸味、甘味のバランスがいい。ボタニカル感もあって、万人受けする最大公約数的な味を上手に具現化。 
チキンはソフトタッチで淡白な味で、ホントにほろほろほぐれる。で、炙ったであろうロースト香がちゃんとする(これは感心)。 


ほろほろカレーは、マジ、リピート有りですね。 
次に狙うのは、"チー牛"だ! 


閑話休題 

 
前回のメモ(逆相HPLC 100%伝説。:水100%分析メソッド)の続きです。 
先のメモで充填剤の細孔内の移動相の出入りについて言及しましたが、その仕組みを理解するためには毛管現象に対する理解が必要です。 

ある固体表面と液体との接触角が90°よりも小さい場合(θ<90°)を「濡れる」と言い、濡れる場合、毛管作用により液体は毛細管内(細孔内)に入り込もうとする圧力が働きます。例えば、ガラス製の細管は水に濡れる(θ<90°)ので、ガラス細管を水の入ったコップに差し込んだ場合、重力に反して細管内を水面は上昇し、ガラス細管内の液面はコップの水面よりも高くなります。 

逆に接触角が90°より大きい場合(θ>90°)、即ち「濡れない」場合には、毛細管内(細孔内)から抜け出そうとする力が働きます。例えば、PTFEは水に濡れないので、PTFE細管を水に接触させるとガラス管とは逆に水万は下がりコップの水面より低くなります。 

 図で表すと、こんな感じです↓

左が「濡れる (θ<90˚)」場合で、右が「濡れない (θ>90˚)」場合です。 

そして、毛管現象の式は 

h=2γcosθ/rρg
(h:毛管の内外の液面の高さ、r:管の半径、ρ:液体の密度、γ:液体の表面張力、θ:接触角、g:重力加速度) 

で表されます。 

逆相固定相はシリカなどの基材表面にアルキル基が結合しているので、疎水性が高く水に濡れないために、大気圧下では毛管現象により細孔から水を抜け出させる力が作用すしますが、HPLCカラム通液時にかかる圧力が細孔から水を抜け出そうとする圧力より高ければ、水は細孔内にとどまっているわけで、これは細孔内に水は存在するけど、細孔内の固定相表面と水は濡れていない状態です。 

また、式から細孔径が小さいほど、毛管作用により発生する細孔内から水を抜け出させようとすう力が大きくなることが分かります。よって、充填剤の細孔径が小さくなるほど保持が減少する前回のメモに列挙した実験事実の説明になるまね。 

以上、二流大出のテクニシャン(実験補助員)の逆相HPLC偏愛メモでした。

2024年1月17日水曜日

逆相HPLC 100%伝説。:水100%分析メソッド

巷で噂のいくら丼を食べてきました。
なか卯の"天然いくら丼"です。

-天然いくら丼 豪快盛 (1,990 JPY)-
-RATING- ★★★★☆
-REVIEW-
上品な出汁醤油で味付けされたいくらは、プチッとした食感で甘味もあって普通に美味しい。
刻み海苔といくらの相性が抜群で、互いに香味を引き立てあってる。
たっぷりのいくらに大満足でした。
かなりコスパの高い一一品と思いました。


閑話休題 


有機合成化学者の皆さん、毎日HPLC分析してますか?
ボクはしてます。

ところで「ODS(C18)カラムで水系移動相100%はダメ」っていう話を聞いたことありませんか?

曰く、水100%で流すとオクタデシル基が寝るから再現性が悪くなる。
曰く、水100%で流すとカラムが劣化する。

といったmyth (神話)です。
  
今までこの神話を裏取りすることなく盲信していたのですが、どうしてそのようなことが言われているのかを一念発起してジャブ程度に調べてみました。具体的には、液クロ虎の巻シリーズを読んで学習しつつ、Google先生に教えを乞うてみました。
以下、学習結果メモです↓

水100%移動相で流すことによってアルキル基(オクタデシル基)が寝込む状態(ligand collapse, phase collapse, matt down, folding)となって保持が減少し、再現性が得られなくなるという話は、1980年に報告された論文(Journal of Chromatography, 1980, 197, 11-20.)とかが根拠とになっているようですが、この考察は2000年以前の時代遅れに解釈のようで、いまでは保持の減少は細孔からの移動相の抜け出しであると考えられています。

具体的には以下の実験事実が"細孔からの移動相の抜け出し"を支持しています。

(1) 送液ポンプを停止し、カラム圧力がかかっていないと保持が急激に減少した。 
(2) 保持の減少する前と後ではカラムの重量が変化し、この重量変化が保持しない試料の溶出時間の変化と一致した。 
(3) 送液ポンプを停止し、カラム圧力が0になると同時にカラムのイン側をの密栓を締め、その後カラムから移動相が溶出することが確認され、その移動相の溶出量を計算するとカラムの重量の変化と一致した。 
(4) 細孔の大きな固定相は保持に変化はなかった(10 nmの細孔径のODSは保持が大きく減少したが、22 nm以上の細孔では保持の変化はなかった)。 
(5) 物理的に寝込むことが不可能であるTMSでも保持の変化が観察された(6 nmの細孔径では保持が大きく減少したが、9 nm以上の細孔では保持の変化はなかった)。 
ref. 液クロ龍の巻

すなわち、カラムのポンプを止めて圧力が解放されると、水100移動相を流している場合、水が充填剤の細孔内から水が抜け出してしまい、抜けた水の分だけ保持が減少するわけです。
なので、再び細孔内に移動相(水)を戻せば保持の減少はなくなるわけです。
具体的には、 カラム出口側のバックプレッシャー(背圧)が20 MPaで充填剤内に水が入り込みます。そして、一度水が細孔内に入り込んだ後は5 MPaまでは細孔内に水は溜まります(背圧が5 MPaを下回ると細孔内から水は抜け出し始めます)。

。。。。って簡単に言うけど、カラム出口側の背圧をかけるって普通の装置では相当厳しくないですか?
上述したようにカラム出口に5 MPaの背圧をかけるためには、内径 0.1 mmの配管を500 mm接続しなければならないようです。

ハイ、大丈夫です。
特殊装置を必要としない簡単なソリューションが、それなりの制約条件とかあったりなかったりとかで幾つか存在します。こんな感じです↓

その1   水系移動相でも保持の再現性の高いODSカラムを使用する
(1) エンドキャッピング処理を施していない残存シラノル基の多く存在する細孔径10 nmのODSカラム。但し、エンドキャッピングを施していないと、水100%移動相での劣化が激しいというので実用的ではないですね。
(2) ODSの結合密度を半減し、エンドキャッピングとしてのTMSの結合量の多い場合(ODSの密度が2 μmol/m2以下の場合)。固定相に性質をTMSに近づける。
(3) 充填剤表面が極性修飾(親水基で修飾)されたC18カラムを使う。
極性の高い試薬を用いてエンドキャッピング処理したり、極性基埋め込み型のアルキル基を結合させたカラム。通常のC18固定相より疎水性が下がる。
(4) 細孔径の大きなカラムを使う。ただ、細孔径が大きくなるほど充填剤の比表面積が小さくなり、保持が小さくなる。


その2   C30固定相カラムを使う
C30固定相は水100%移動相を用いても保持の変化が非常に少なく安定した分析が可能です。そして、C18と保持がほぼ同じ(移動相がそのまま利用できる)で、立体選択性が高く、大きな化合物や脂溶性化合物が得意という特性があります。
何故、C30が100%水移動相での保持が安定しているかというと、充塡剤細孔内から水移動相を抜け出させる圧力が大気圧より低いからです(大気圧下で水移動相は C30充塡剤細孔内に押し込まれている)。
ref
液クロ龍の巻


その3   有機溶媒リッチ移動相から100%水移動相に置換
70%以上の有機溶媒を含む移動相を流して細孔内を移動相で満たした後、カラム出口に5 MPa以上の背圧をかけながら水移動相を送液する(分析中はポンプを停止しない=圧力を5 MPa未満にしない)。
この方法は普通のHPLCでは相当厳しいと思いますが(カラムを付けてない配管だけの状態で5 MPaの圧力掛けなきゃいけないんでしょ)、細い配管を使用しているUPLCなら余裕なんじゃないでしょうか。


その4   有機溶媒チョイ足しメソッド
100%水移動相ではないんですが、有機溶媒が5-10%以上含まれている場合には逆相カラムの保持は安定していると言われています(諸説あると思います)。で、すべての有機溶媒について一律5%以上である必要はないんですね。溶媒によって変わります。一般論として、
メタノール:5%以上 
アセトニトリル:2%以上 
エタノール:2%以上 
DMF:1%以上 
イソプロピルアルコール:1%以上 
で保持が安定するようです(極性の低い溶媒ほど濃度は低くなる)。
ref. 液クロ龍の巻


どうですか、みなさん。明日から100%水移動相でHPLC分析したくなりませんか?
ボクはなりました。
明日も液クロだ。
以上、二流大出のテクニシャン(研究補助員)の、スキスキ高速液体クロマトグラフィーメモでした。

2024年1月15日月曜日

DMAPO。N-アシル化を加速せよ!

去年、宮崎に行ったときのメモです。
名物の地鶏を中心に、宮崎グルメを満喫したです。

まずは、羽田空港でのランチから。

-アカシア 羽田空港店 memo-
住所:大田区羽田空港3-4-2 羽田空港第2旅客ターミナル 4F 

-キャベカレ (1,110 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
ロールキャベツ(シチュー)とカレーのハーフ&ハーフ。 
まろやかな味わいのシチューは塩味が効いていてご飯と合う。
ロールキャベツは、粗めの食感と野趣的な味の濃いダイナミックな旨さの挽肉が、軟らかキャベツに巻かれている(挽肉は牛豚合挽らしいですね)。 
カレーは、その色合いから甘口かと思いきや、ピリ辛く酸味が効いていて美味しい。
ネット情報だと具はポークだって言うけど、ポーク(1)、チキン(1)なんじゃないかと思った。 
ポークは心地よい歯の入りとしっかりした旨味。
チキン(っぽい)の方は、ゼラチン質のとろける食感の皮に、あっさりした淡白な味わいで鶏肉のようにしなやかにほぐれる身質。
それから、シチューとカレーが混ざり合っても美味しい。それぞれの風味が立ちつつ、それでいて喧嘩してなくて、全然アリ。


宮崎と言ったら"地鶏"ってことで、二軒行ってきました。
一軒目は、

-ぐんけい本店隠蔵 memo-
住所:宮崎市中央通8-12 

-お通し (300 JPY)- 
-RATING- ★★★★☆ 
-REVIEW-
鶏レバー、こんにゃく、ごぼう、白胡麻の和えもの。金平ゴボウですかね。
鶏レバーが異味ゼロで、クリーミーで美味。 





-モルツ生 中ジョッキ (700 JPY)-
プレモルですね。











-プレミアムもも焼 小 (ゆず胡椒付き) (1,630 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW- 
弾力リッチで噛み心地が気持ち良すぎる。ただ硬いだけの弾力とは明らかに一線を画していて、モチモチっとした軟らかさが最高。
けっこうあっさりとした味わいで、旨さしか感じない。 
咀嚼感と滲み出る旨さが異次元。 
木べらに載せられた柚子胡椒は胡椒のスパイシーと唐辛子の辛さが効いていて、柚子の香味は控えめ。オイリーでサラサラしていて美味しい。ボクが知っているドギツイ味の柚子胡椒とは全然違う別次元の美味しさで、もも焼に合う(但し、つけあわせの胡瓜につけると、苦味とエグ味が出て決定的に合わない)。 


-レバーしおから (600 JPY)- 
-RATING- ★★★★★
-REVIEW-
神懸かった旨さ! 
レバーはとろけるレアな食感で旨さしかない。 
しおからだけど塩辛くなくて、とても食べやすいです。 
ごま油の味付けともベストマッチ。 




-ジョッキワイン 酒場ワインロッシジョッキ (白) (520 JPY)-
-RATING- ★★★☆☆ 
-REVIEW-
中身はワイン、
甘くなくて悪くなかったです。 







-手造りつくね (しおつくね) (350 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
ふっくら軟らかくて、穏やかだけど確かな旨さだけが伝わってくる絶品つくね。
塩で正解。 





-鶏皮ぽん酢 (450 JPY)-
-RATING- ★★★★☆ 
-REVIEW-
プルプルした食感であっさりしてる。けど、やっぱり脂感そこそこある。
柵状に細く切り出されているので脂感が緩和されていいんだけど、コレステロールが気になります。 


-限定霧島 小徳利 (590 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
on the rocks。 
芋の香味が程よく美味いですね。 
霧島酒造って鹿児島の会社だと思ってたんだけど、本社が都城にあるって今回知りました(済みません)。 
宮崎限定霧島ってことらしいけど、楽天とかで通販できるっぽいですね。 


-鶏飯 (790 JPY)-
-RATING- ★★★★☆
-REVIEW-
鶏のほぐし身、海苔、三つ葉(?)、人参、ささがきごぼうの入った出汁茶漬け。 
普通に美味しく、さっぱりしていて〆に良し。



そして、二軒目。

-鳥炭火 太一 memo-
住所:宮崎市中央通8-13-1 

-お通し (300 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
白菜のサラダ。
シザーサラダドレッシングが掛かっていて、昆布の千切りも入っている。 軟らかく優しい味の白菜が美味しい。
口の中がさっぱりするので、脂リッチな「もも炭火焼き」のつけあわせに最高。 




-生搾り酎ハイ ヘベス (600 JPY)-
-RATING- ★★★☆☆ 
-REVIEW-
柔らかい柑橘の香味が良いです。 マドラーでそれなりにちゃんとかき混ぜたつもりだったんだけど、甘さが下部に溜まっていたです。
甘くない方が好み。 





-もも炭火焼き BLACK 黒 (1,100 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
レアめに焼かれたもも肉は、キュルキュルッとした強いキック。お肉は細かめに刻まれているのでちょうどいい塩梅に強い食感を楽しめる。 
塩味は控えめでスモーキーフレーバーが良く効いていて美味しいんだけど、少々物足りない。 で、一味唐辛子を振り掛けてみると旨さがスパーク。このコンボ気に入った。 

-鶏油飯 ガーリック KEIYUHAN GARLIC (500 JPY)-
-RATING- ★★★★☆
-REVIEW-
もも炭火焼きを食べ終わった後に作ってもらえる焼き飯。メニューには「食べ終わった後」って書いてあるけど、全部食べきらないで、ちょっと残しておくそうです。 
鶏油飯には、卵黄、刻み海苔、刻み葱、フライドガーリックがトッピングされて提供されました。 
炭火焼きのスモーキーフレーバーを纏って鶏油をたっぷりと吸い、ガーリックの香味の移ったお醤油テイストの焼き飯は背徳感しかない。そして、お醤油テイストに卵、海苔、葱は鉄板のコンボ。しかも、卵黄はねっとりとして味が濃く、旨さのバージョンがワンランクアップする。そして、フライドガーリックのサクサク感が食感にアクセントを付与。 
健全なジャンクテイストに仕上がっていると思いました。 


-チャンジャ (450 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
甘辛韓国風テイスト。
滑らかな食感の鶏皮(?)が美味。
淡白で脂の重さを全く感じないので、油っこい料理の箸休めにも良し。 


-ヘベス郎ハイボール (550 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
甘くなくて美味しい。
多分、庄三郎を使ったハイボール なんじゃないかと思う。 






-日向木挽 白 20度 (400 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
上品な芋の甘味があって美味しいですね。


地鶏の他にも、宮崎の海の幸も堪能したです↓

-みやざき魚菜 志ほ memo-
住所:宮崎市中央通8-24 後藤ビル1F 


-お通し (660 JPY)-
-RATING- ★★★★☆ 
-REVIEW- 
(多分)赤魚の焼物?と青菜。 
魚は味噌漬け焼きみたいな味。薄めの上品な味付けで、身にも張りがあって美味しい。 
青菜は青梗菜みたいにシャクシャクした食感で、塩加減がいい塩梅。 

-梅錦 (990 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
冷酒。
程よい甘みに程よい辛口でバランスが良い。 






-お刺身盛合せ 小盛 (1,100 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
自信ないけど、かつお、あじ、かんぱち、水いか、たいの盛合せなんじゃないかと思う。 
(多分)かつおはかなりピュアーな味わいで感動的。 
(多分)あじも綺麗な味しかしない。
(多分)かんぱちはほどよく身が軟らかくなっていて(脂が回っていて)、いいね。 
(多分)水いかは軟らかく張りのある食感が気持ちよく、ピュアーな味わい。
(多分)たいも身に張りがあって、しっかりした淡白な旨さ。 
押し並べて、全てのお刺身の身がふっくらしてて、薬味を付けずに美味しくいただきました。 あと、お醤油は甘味がついてたです。 


-焼カキ (二コ) (maybe 2,200 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW- 
やんわり火が通してあって、大粒でふっくら仕上がっていて、味が活性化されつつレア感も残っている。
上品な滋味深い味。
鉄板のレモンを絞って食べると、旨味が際立つ。 


-根知男山 純米酒 (880 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
乾いたニュアンスの正真正銘の辛口。
さっぱりした酒質で料理に合う。 


-地鶏のうま煮 (880 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
薄めの優しい味付けで美味しい。
お野菜の歯応えが丁度いい。 
地鶏は炭火焼きとは違った趣で、個性は抑えられてるけど、しっかりした旨さ。 


-若鶴 辛口 玄 銀ラベル (605 JPY)- 
-REVIEW- 
普通に美味しかったです。 


-げそ塩焼 (770 JPY)- 
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
立派なげそは厚みがあってプリプリ。フレッシュで塩味が映える淡白な味でホント美味しい。
弾力すごいけど、歯の入り良く、軟らかい身は最高。 



-ぱっちんえび (maybe 2,200 JPY)-
-RATING- ★★★★★ 
-REVIEW-
焼きウチワエビ。 
密度の高いピチピチの身は、甘く淡白で控えめな滋味で、雑味のない美味さ。 
トローリとしたミソは軽やかな滋味深さで堪らなく旨い。 
ぽん酢がついてくるんだけど、お店の人曰く「一応、ぽん酢つけますけど、そのまま食べた方が美味しい」だそうです。
 実際、ぽん酢を付けると味が喧嘩したみたいに美味しくなくなったです(ヤヴァイほど合わなかったです)。


東京に戻る前に、空港のレストランで冷汁をおさえるのも忘れなかったです。

-夢かぐら memo-
住所:宮崎市赤江 宮崎空港ビル3F 

-冷汁 (冷汁・ごはん・つけもの 付) (980 JPY)- 
-RATING- ★★★★★
-REVIEW-
ちょい甘い味噌仕立ての冷製汁をよく混ぜて、ご飯にぶっかけていただくスタイル。
汁の具材は、砕いたお豆腐、胡瓜の輪切り、茗荷の千切り。 
胡瓜と茗荷のシャクシャク感が最高
温かいご飯に冷たい汁をかけるので、温度ムラができ、それを楽しむのも一興です。
 幼少の頃に好んで食べた”ねこまんま”を想起させるノスタルジー飯が不味いはずがない。


ウン、"宮崎は美味しい"ことを学習しました。


閑話休題


ちょと前の文献なんですが、こんな論文を読んでみました↓

DMAPO/Boc2O-Mediated One-Pot Direct N-Acylation of Less Nucleophilic N-Heterocycles with Carboxylic Acids
ChemCatChem, 2023, 15, e202201596.


アミド結合形成反応のお話です。

確か、アミド化は有機合成反応の中でナンバー1に使われてる反応ですね。なので物凄く研究されていて色んな手法が開発されているんですが、インドールの様な求核性の低いヘテロ環化合物の基質一般性の高い高効率なN-アシル化法は限られているようです。 縮合剤は効果的でなく(こういうの→Synthesis, 2004, 2653.)、強塩基(n-BuLi, NaH, KOH)によるN-Hプロトンの引き抜きや、ある種の活性エステルの事前調製(こういうのかな→Synthesis, 2007, 3673. (N-acylbenzotriasole); JOC, 2003, 68, 545. (4-nitrophenyl ester); ACIE, 2012, 51, 8304. (imidazole carbamate))、酸塩化物の使用とかが一般的のようです。

で、本報で著者らが目指したのは、求核性に乏しいN-ヘテロ環やアミドのダイレクト・ワンポット・アシレーション(one-pot direct N-acylation of less nucleophilic N-heterocycles and amides with carboxylic acids)で、 (1) 高収率 、(2) 1:1の物質量比、(3) 高い官能基許容性、(4) ワンポット、(5) カルボン酸のダイレクトカップリング =簡便な操作性を旨としています。

それでは、著者らがハイパフォーマンスなN-アシル化法を開発するに至った道程を辿っていきましょう。

著者らは先に同様の研究の論文を発表しています。
J. Org. Chem., 2016, 81, 11444-11453.

Boc2O/DMAP/2,6-ルチジンを 使ったインドールのN-アシル化なんですが、大過剰のインドール(>2.5 eq.)が必要な上、収率も中程度(>42%)とイマイチぱっとしない結果で、最大のドローバックはN-Boc体の副生でした。
そこで、著者らはBoc2OとDMAPの機能を考察します。その結果導き出した推定反応機構がこちら↓


脱プロトン化したアミンとN-Bocジメチルアミノピリジニウムイオンが反応してN-Boc体を与える副反応が競合してしまうのが収率がイマイチな原因で、高収率(高選択性)を実現するためには、求電子性が圧倒的に

アシルドナー>Bocドナー

とならなければいけません。 

そこで著者らは、DMAPに替わる反応効率が上がりそうな触媒をスクリーニングしました。

結果、4-(N,N-dimethylamino)pyridine N-oxide (DMAPO)がダントツでした。
(それでも、反応性の低い安息香酸との縮合だと0℃では反応が進行せず、反応
温度を室温に上げないとダメです)

最適条件を獲得した著者らは、次に定番の基質一般性を探るんですが、これがとても広いです。(数え間違ってなければ)124の実施例で収率74-99%。大作です。


求核性の低い求核剤の適用可能バリエーションは多岐に渡ります。
求核種の内訳としては、

indole : 83 examples, 76-99%
carbazole: 7 examples, 96-99%
pyrrole : 7 examples, 97-99%
pyrazole : 7 examples, 74-82% 
lactam : 1 example, 95%
oxazolidinone : 5 examples, 94-99%
amide : 6 examples, 86-99%
natural product and pharmaceutical : 8 examples, 89-99%

です。
官能基許容性が広く、立体障害にも強いく、選択性も高いと三拍子揃っています。

幾つか暗いれをメモっていきましょう。

まず、嵩高いカルボン酸との縮合例です。

DMAPやPPYでは目的物が全く得られないんですが、DMAPOだとそこそこいい感じの収率です。


2-置換インドールと7-置換インドールは一般的に求核性が低いと言われていて、特に2-フェニルインドールの立体障害の克服はチャレンジングと言われていますが、高い収率で反応が進行します。


ラクラムや電子不足アニリドとも円滑に縮合が進行するのには胸熱です。

とまあ、著者らは自身のprevious workを圧倒的に凌駕する手法を開発したわけですが、DMAPとDMAPOの触媒活性の違いを次のように考察しています。


DMAPOの方が求核性が高く、生成するアシルドナーの求電子性が高いからなんですね。
DMAPOの窒素原子から突き出ている酸素原子が立体的に空いていて、計算科学からもDMAPの窒素原子より電気的に陰性である(求核性が高い)ことが支持されています(ACS Catal., 2022, 12, 877-891.))。
加えて、アシルドナーも立体障害が軽減されているので求電子性が高いというわけです。


最後に著者らはDMAPOが触媒する反応機構を解明すべく鋭意検討実験を行い、次にような反応機構を提案しています。

なかなか複雑ですね。

かなりパワプルそうな反応なので、機会があったら是非試してみたいと思いました。
ところで、DMAPOの読み方って「ディーマッポ」でいいの?って思う二流大出のなんちゃって研究員(テクニシャン)のパワフル脱水縮合メモでした。