2021.01.14

３分でわかる技術の超キホンバイヤー・ビリガー酸化反応とその利用例（医薬品／天然物）

Baeyer-Villiger酸化の解説
バイヤー・ビリガー（Baeyer-Villiger）酸化反応は、「バイヤー・ビリガー転移反応」とも呼ばれます。
これは、炭素-炭素結合が切断され、炭素置換基が転移することによってエステルが生成する反応で、炭素-炭素結合が炭素-酸素結合に置き換わる反応といえます。
医薬品や天然物の合成にもよく用いられる合成反応ですが、意外にも発表当時はあまり注目されていなかったようです。

今回のコラムでは、バイヤー・ビリガー酸化反応に関連する化学合成反応をご紹介いたします。

１．バイヤー・ビリガー酸化反応とは？
２．バイヤー・ビリガー酸化反応の発見まで
３．バイヤー・ビリガー酸化反応の利用例
- （1）医薬品
  - ① モルヒネ
  - ② エリスロマイシン
- （2）天然物
  - ① マリンゴリド
  - ② ブラシノライド
４．バイヤー・ビリガーモノオキシゲナーゼ
５．バイヤー・ビリガー酸化に関する特許／文献の検索
- （1）バイヤー・ビリガー酸化反応に関する特許検索
- （2）バイヤー・ビリガー酸化反応に関する文献検索

１．バイヤー・ビリガー酸化反応とは？

バイヤー・ビリガー（Baeyer-Villiger）酸化反応は、鎖状・環状ケトンのカルボニル基が酸化されてエステルやラクトンになる反応です。

環状ケトンのカルボニル

反応機構としては、ケトンのカルボニル基がプロトン化され、そこに酸化剤が付加した中間体で片方の炭素置換基が転位反応を起こし、最終的にエステル（ラクトン）が生成します。

炭素置換基

転移する炭素置換基は電子豊富なものの方が転位しやすく、［ 3級アルキル＞2級アルキル＞芳香環（ビニル）＞1級アルキル＞メチル］の順番で、転位能が下がるとされています。

酸化剤としては、過酢酸、過トリフルオロ酢酸、メタクロロ過安息香酸（m-CPBA）、過酸化水素水などがありますが、安全性や入手しやすさからmCPBA（メタクロロ過安息香酸）がよく用いられるようです。

２．バイヤー・ビリガー酸化反応の発見まで

Baeyerは、ストラスブルク大学教授・科学研究所所長を経て、ミュンヘン大学・教授となりましたが、その間多くの研究で成果を挙げています。
例えば、インディゴの合成・構造解明、アセチレンのオリゴマー合成、アルデヒドとケトンの縮合反応、フタレイン色素の合成などがあります。

Villigerは、Baeyerの研究室に入り、そこで学位を取り、助手になりました。二人は師弟関係なのです。
Baeyerは、Villigerの学位研究をテルペン類の構造研究に利用することを考え、Villigerは環状物テルペンケトンのカロ酸による酸化反応を行いました。
ここで、多くのケトンが酸化を受けることが分かり、論文を発表するに至りました。

しかし、バイヤー・ビリガー酸化反応に関する論文は、1989年と翌年に発表された2報のみで、当時はあまり注目されなかったようです。20世紀後半にこの反応がさかんに研究がされるようになり、2人に敬意を表して”Baeyer-Villiger oxidation”と呼ばれるようになりました。

なお、Baeyerは、このBaeyer-Villiger酸化反応ではなく、有機染料とヒドロ芳香族化合物の研究によってノーベル賞を1905年に受賞しています。