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JP7645249B2 - アルカンの光誘起触媒的ｃ－ｈ酸素化 - Google Patents
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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年９月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／９０６，１９７号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、とりわけ、触媒的ラジカル反応によってベンジルＣ－Ｈ結合を酸素化する方法に関する。
非官能化汎用化学物質を官能化生成物に転化する能力があるため、Ｃ－Ｈ結合の酸化は学術的に非常に興味深いものである。しかしながら、そのようなプロセスは、化学業界ですでに数十年にわたって使用されている。
最も重要なＣ－Ｈ活性化プロセスのうちの１つは、クメンをＨｏｃｋ酸素化してクメンペルオキシドを得ることである。その後のクメンペルオキシドの酸触媒による熱的Ｃ－Ｃ結合切断は、フェノールおよびアセトンを製造するための主要なプロセスのうちの１つである。このプロセスを通して、年間数百万トンのフェノールおよびアセトンが製造されている。
現在の工業的Ｃ－Ｈ酸素化プロセスは、Ｈｏｃｋによる独創的な研究を完全に最適化させたバージョンである。例示的な工業的プロセスでは、クメンは、開始剤としての準化学量論量のクメンヒドロペルオキシドの存在下で、８０～１２０℃で１～７気圧の空気または純粋な酸素にさらされ、クメンペルオキシド、未反応クメン、ならびにアセトフェノン、フェノールおよびヒドロキシアセトンを含む様々な他の副生成物の混合物をもたらす。転化率が低いため（典型的には２０～４０％）、残りのクメンは濃縮装置で取り除かれ、反応条件に対して再投入される。
一般に、クメンからクメンヒドロペルオキシドへの高い総括転化率を達成するために、２～４つの気泡反応器が使用される。典型的な平均滞留時間は、約１０時間である。低転化率、高温、高圧、および必要な大型インフラストラクチャの組み合わせ、かつ反応ストリームを複数回分離して再投入する必要性によって、プロセスは非常に非効率的となる。これは、所望の生成物（クメンペルオキシド）からの副産物の煩雑で危険な分離を伴う。
したがって、ベンジルＣ－Ｈ結合の酸化のための新しい工業的に適用可能な手順を開発する必要性が存在する。
関連技術の前述の例およびそれに関連する限定は、例証的であり、排他的ではないことが意図される。関連技術の他の制限は、本明細書を読み、図を検討すれば、当業者には明らかになるであろう。
以下の実施形態およびその態様は、範囲を限定するものではなく、例示的かつ例証的であることを意味するシステム、ツール、および方法と併せて説明され、図示される。
本発明の一態様では、ベンジルＣ－Ｈ結合を修飾し、それによって式１：
で表される化合物を形成する方法であって、本方法は、
化合物を形成するのに十分な条件下で、開始剤の存在下においてベンジルＣ－Ｈ結合を含む基質を酸素と反応させることを含み、式中、
は、（ｉ）ｎが２のときに単結合、および（ｉｉ）ｎが１のときに二重結合、のうちのいずれか１つを表し、
Ｘが、芳香族環を含み、
Ｒが、アルキル、アリール、水素、およびシクロアルキルからなる群から選択され、
Ｒ１が、水素、ヒドロキシからなる群から選択されるか、または不在であり、
開始剤が、励起時にラジカルを生成し、
ｎが、１～２である、方法が提供される。
一実施形態では、条件は、開始剤を励起するのに十分なエネルギー源を提供することを含む。
一実施形態では、エネルギー源は、開始剤を励起するのに十分な範囲の光を生成する光源である。
一実施形態では、範囲は、２００～９００ｎｍである。
一実施形態では、ラジカルは、ハロゲンラジカルである。
一実施形態では、条件は、０～１００℃の範囲の温度を含む。
一実施形態では、条件は、１～４０時間の範囲の反応時間を含む。
一実施形態では、反応させることは、基質および開始剤を溶媒と混合し、それによって反応混合物を形成することをさらに含む。
一実施形態では、基質は、反応混合物中で０．０１～２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度にある。
一実施形態では、基質対開始剤のモル比率は、少なくとも１：０．０１である。
一実施形態では、開始剤は、式４：
で表され、式中、
各Ｘは、独立して、芳香族シクロアルカンまたは脂肪族シクロアルカンを含み、
各Ａは、独立して、ハロ基を表す。
一実施形態では、芳香族シクロアルカンは、芳香族環、縮合芳香族環、置換芳香族環からなる群から選択される。
一実施形態では、開始剤は、９，１０－ジブロモアントラセンである。
上記の例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態は、図を参照することによって、および以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。
例示的な実施形態が、参照図に示されている。図に示されているコンポーネントおよび特徴の寸法は、概して、表示の便宜と明確さのために選択されており、必ずしも縮尺どおりに示されていない。図は以下のとおりである。
クメン［２］の光誘起触媒的酸素化のための反応条件の最適化を示す表（本明細書では表１とも称される）を示す。表は、［２］の転化比率および反応の選択性に関するいくつかの反応条件を示しており、［３］：［４］：［５］のモル比で表されている。ａ：太陽光の代わりに青色ＬＥＤ（光出力は１００ワットである）を使用した。ｂ：ＬＥＤランプの存在下におけるガラスフィルターｗ．３６０ｎｍでのカットオフ。ｃ：暗闇の中で行われた反応。ｄ：クメンヒドロペルオキシドは爆発性である。ｅ：４８％水溶液からアリコートとして添加された。Ｆ：クメンの１．２グラムスケールで行われた。したがって、転化率、生成物比率および収率は、反応混合物のＮＭＲ分析によって決定された。ＮＨＰＩは、Ｎ－ヒドロキシフタルイミドである。エントリー１に示されている反応は、３３０ｎｍの光波長カットオフを備えるＰｙｒｅｘ反応器内で実施される。 ペルオキシド（１３）およびケトン（１４）のフリーラジカル形成の例示的な限定されないメカニズムを示すスキーム（本明細書ではスキーム３とも称される）である。
その一態様における本発明は、ベンジルＣ－Ｈ結合を酸素化する方法であって、本方法は、好適な条件下で開始剤の存在下においてベンジルＣ－Ｈ結合を酸素と反応させることを含み、開始剤が、励起時にラジカルを生成する、方法に関する。
本発明は、準化学量論量の光活性化９，１０－ジブロモ－アントラセンが、ベンジルＣ－Ｈ結合の選択的酸素化を誘起するのに十分であるという驚くべき発見に部分的に基づいている。
プロセス
本発明の一態様では、ベンジルＣ－Ｈ結合を修飾し、それによって式１：
で表される化合物を形成する方法であって、本方法は、化合物を形成するのに十分な条件下で、開始剤の存在下においてベンジルＣ－Ｈ結合を含む基質を酸素と反応させることを含み、式中、
ｎが、０～２であり、
は、（ｉ）ｎが２のときに単結合、および（ｉｉ）ｎが０～１のときに二重結合、のうちのいずれか１つを表し、
Ｘが、芳香族環を含み、
Ｒが、アルキル、アリール、およびシクロアルキル、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、
Ｒ１が、水素、ヒドロキシからなる群から選択されるか、または不在であり、
開始剤が、励起時にラジカルを生成する、方法が存在する。
いくつかの実施形態では、ベンジルＣ－Ｈ結合を修飾し、それによって式１：
で表される化合物を形成する方法であって、本方法は、化合物を形成するのに十分な条件下で、開始剤の存在下においてベンジルＣ－Ｈ結合を含む基質を酸素と反応させることを含み、式中、
ｎが、１または２であり、
は、（ｉ）ｎが２のときに単結合、および（ｉｉ）ｎが１のときに二重結合、のうちのいずれか１つを表し、
Ｘが、芳香族環を含み、
が二重結合を表す場合、Ｒが、水素、アルキル、アリール、およびシクロアルキル、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、
が単結合を表す場合、Ｒが、アルキル、アリール、およびシクロアルキル、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、
Ｒ１が、水素、ヒドロキシからなる群から選択されるか、または不在であり、
開始剤が、励起時にラジカルを生成する、方法が存在する。
いくつかの実施形態では、ベンジルＣ－Ｈ結合、スルフィド結合、または両方を含む化合物を酸素化するための方法であって、本方法は、化合物を酸素化するのに十分な条件下で、開始剤の存在下において化合物を酸素と反応させることを含み、開始剤が、励起時にラジカルを生成する、方法が存在する。いくつかの実施形態では、本方法は、スルフィド結合を酸素化し、それによってスルホン結合を形成することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、アリール－スルホン結合を形成するために、アリール－スルフィド結合を酸素化するためのものである。
いくつかの実施形態では、本方法は、スキーム１：
で示される反応を含み、
式中、ＸおよびＲは、本明細書で先に定義されたとおりである。
いくつかの実施形態では、本方法は、スキーム２：
で示される反応を含み、
式中、Ｒ２は、アルキル、水素、アリール、およびシクロアルキル、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、Ｒ２は、任意選択的に、ヘテロ原子、置換基、または両方を含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、スキーム３ａ：
で示される反応を含み、
式中、Ｘは、本明細書で上述されたとおりであり、Ｒは、アルキル、アリール、シクロアルキル、および水素、またはこれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、スキーム３ｂ：
で示される反応を含み、
式中、ＸおよびＲは、本明細書で先に定義されたとおりである。
いくつかの実施形態では、基質は、ベンジルＣ－Ｈ結合を含む化合物である。いくつかの実施形態では、基質は、１つ以上のベンジルＣ－Ｈ結合を含む。いくつかの実施形態では、基質は、複数のベンジルＣ－Ｈ結合を含む。
本明細書で使用される場合、「ベンジル」という用語は、芳香族環に対してアルファ位にある（すなわち、直接結合している）炭素原子に関する。
いくつかの実施形態では、基質は、１つ以上の芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、基質は、１つ以上の縮合芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、基質は、１つ以上の縮合芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、基質は、１つ以上のヘテロ芳香族環を含む。
いくつかの実施形態では、基質（例えば、芳香族環）は、１つ以上の反応性基をさらに含む。
反応性基の非限定的な例としては、エステル基、ヒドロキシ基、ハロ基、アミド基、アルコキシ基、カルボニル基、アリールオキシ基、チオアリールオキシ基、メルカプト基、シアノ基、チオアルコキシ基、アミノ基、アゾ基、ビニル基、ホスフィニル基、またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、基質は、式１で表される化合物を含み、式中、Ｘは芳香族またはヘテロ芳香族環であり、Ｘは任意選択的に置換基を含む。
いくつかの実施形態では、Ｘは、ヘテロ芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、任意選択的にヘテロ原子を含む、二環式芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、任意選択的にヘテロ原子を含む、縮合芳香族環を含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、任意選択的にヘテロ原子を含む、架橋芳香族環を含む。
いくつかの実施形態では、基質は、式１Ａ１：
で表される化合物を含み、式中、各Ｒは、本明細書で説明されるとおりであり、Ｘは、置換または非置換の芳香族環またはヘテロ芳香族環を表し、ｎは、１または２である。
いくつかの実施形態では、Ｒ３は、水素または少なくとも１つの置換基を表す。いくつかの実施形態では、Ｒ３は、独立して、ハロゲン、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、ＣＯ２Ｈ、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ３～Ｃ８ヘテロシクリル）、ＣＯ２（Ｃ３～Ｃ８シクロアルキル）、ＣＯ２（Ｃ５～Ｃ８ヘテロアリール）、ＣＯ２（Ｃ５～Ｃ８アリール）、ＣＯ２（Ｃ６～Ｃ２０多環式アリール）、ＣＯ２（Ｃ６～Ｃ２０多環式ヘテロアリール）、ＣＯ２（Ｃ６～Ｃ２０二環式アリール）、ＣＯ２（Ｃ６～Ｃ２０二環式ヘテロアリール）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＳＯ２Ｒ、ＳＯ２ＯＲ、ＳＯ２Ｎ（Ｒ）２、シクロプロピルエチニル、任意選択的に置換された（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、任意選択的に置換された（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、任意選択的に置換されたヘテロシクリル、および任意選択的に置換されたＣ３～Ｃ８シクロアルキル、またはこれらの組み合わせを含む置換基を表す。いくつかの実施形態では、Ｒ３は、パラ－ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）を含まない。
いくつかの実施形態では、Ｘは、任意選択的に置換されたヘテロアリール、任意選択的に置換されたアリール、任意選択的に置換された多環式ヘテロアリール、任意選択的に置換された多環式アリール、任意選択的に置換された二環式ヘテロアリール、任意選択的に置換された二環式アリール、任意選択的に置換された二環式ヘテロシクリル、またはこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、任意選択的に置換された芳香族（Ｃ５～Ｃ１０）環、またはこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、芳香族（Ｃ５またはＣ６）環、二環式脂肪族（Ｃ５～Ｃ２０）環、二環式芳香族（Ｃ６～Ｃ２０）環、またはこれらの組み合わせを含み、各環は、任意選択的に置換される。
本明細書で使用される場合、任意のＣ１～Ｃ６アルキル関連化合物を含む「Ｃ１～Ｃ６アルキル」という用語は、これらの間の任意の範囲を含む、１～６個、１～２個、２～３個、３～４個、４～５個、５～６個の炭素原子を含む任意の線状または分岐アルキル鎖を指す。いくつかの実施形態では、Ｃ１～Ｃ６アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、およびｔｅｒｔ－ブチルのいずれか、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるＣ１～Ｃ６アルキルは、不飽和結合をさらに含み、不飽和結合は、Ｃ１～Ｃ６アルキルの１位、２位、３位、４位、５位または６位に位置する。
本明細書で使用される場合、「（Ｃ５～Ｃ１０）環」という用語は、任意選択的に置換されたＣ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９またはＣ１０環を指す。
本明細書で使用される場合、「（Ｃ３～Ｃ８）シクロアルキル」という用語は、任意選択的に置換されたＣ５、Ｃ６、Ｃ７、またはＣ８シクロアルキルを指す。いくつかの実施形態では、（Ｃ５～Ｃ８）シクロアルキルは、任意選択的に置換されたシクロプロパン、シクロブテン、シクロペンタン、シクロヘキサン、またはシクロヘプタンを含む。
本明細書で使用される場合、「（Ｃ５～Ｃ２０）アリール」という用語は、これらの間の任意の範囲を含む、任意選択的に置換されたＣ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９、Ｃ２０の芳香族環を指す。いくつかの実施形態では、（Ｃ５～Ｃ２０）アリールは、これらの間の任意の値を含む、５～２０、５～６、６～８、８～１０、１０～１２、１２～１５、１５～２０員の任意選択的に置換された芳香族環を含む。
本明細書で使用される場合、「（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール」という用語は、これらの間の任意の範囲を含む、任意選択的に置換されたＣ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９、Ｃ２０のヘテロ芳香族環を指す。いくつかの実施形態では、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリールは、これらの間の任意の値を含む、５～２０、５～６、６～８、８～１０、１０～１２、１２～１５、１５～２０員の任意選択的に置換されたヘテロ芳香族環を含む。
ヘテロアリールの非限定的な例としては、任意選択的に１つ以上のＲ３によって置換された、ピロール、フラン、チオフェン、チアゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イミダゾール、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
二環式ヘテロアリールの非限定的な例としては、任意選択的に１つ以上のＲ３によって置換された、インドール、イソインドール、ベンゾチアゾール、ベンズオキサゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾトリアゾール、キノリン、クロメン、クロマン、キナゾリン、１－ベンゾチオフェン、２－ベンゾチオフェン、インダゾール、およびプリン、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
多環式アリールの非限定的な例としては、ナフタレン、ビフェニル、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、フェナレン、テトラセン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、ペンタセン、ペリレン、ベンゾピレン、コランニュレン（ｃｏｒｒａｎｕｌｅｎｅ）、オバレン、およびベンゾフルオレン、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
多環式ヘテロアリールの他の非限定的な例としては、アゼピン、アクリジン、ベンズイミダゾール、ベンズインドール、１，３－ベンゾジオキソール、ベンゾフラン、ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾチアジアゾール、ベンゾ［ｂ］［１，４］ジオキセピン、ベンゾ［ｂ］［１，４］オキサジン、１，４－ベンゾジオキサン、ビピリジン、ベンゾナフトフラン、ベンズオキサゾール、ベンゾジオキソール、ベンゾジオキシン、ベンゾピラン、ベンゾピラノン、ベンゾフラン、ベンゾフラノン、ベンゾチエン（ベンゾチオフェン）、ベンゾチエノ［３，２－ｄ］ピリミジン、ベンゾトリアゾール、ベンゾ［４，６］イミダゾ［１，２－ａ］ピリジン、カルバゾール、シンノリン、シクロペンタ［ｄ］ピリミジン、６，７－ジヒドロ－５Ｈ－シクロペンタ［４，５］チエノ［２，３－ｄ］ピリミジン、５，６－ジヒドロベンゾ［ｈ］キナゾリン、５，６－ジヒドロベンゾ［ｈ］シンノリン、７’、８’－ジヒドロ－５’Ｈ－スピロ［［１，３］ジオキソラン－２，６’－キノリン］－３’－ｅ、６，７－ジヒドロ－５Ｈ－ベンゾ［６，７］シクロヘプタ［１，２－ｃ］ピリダジン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フラン、フラノン、フロ［３，２－ｃ］ピリジン、フロピリミジン、フロピリダジン、フロピラジン、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾピリミジン、イミダゾピリダジン、イミダゾピラジン、インダゾール、インドール、インダゾール、イソインドール、インドリン、イソインドリン、イソキノリン、インドリジン、イソキサゾール、ナフチリジン、１，６－ナフチリジノン、オキサジアゾール、２－オキソアゼピン、オキサゾール、オキシラン、５，６，６ａ，７，８，９，１０，１０ａ－オクタヒドロベンゾ［ｈ］キナゾリン、１－フェン－１Ｈ－ピロール、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、フタラジン、フェナントリジン、プテリジン、プリン、ピロール、ピラゾール、ピラゾロ［３，４－ｄ］ピリミジン、ピリジン、ピリド［３，２－ｄ］ピリミジン、ピリド［３，４－ｄ］ピリミジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ビピリダジン、ピロール、ピロロピリミジン、ピロロピリダジン、ピロロピラジン、キナゾリン、キノキサリン、キノリン、キヌクリジン、イソキノリン、テトラヒドロキノリン、５，６，７，８－テトラヒドロキナゾリン、２，３，４，５－テトラヒドロベンゾ［ｂ］オキセピン、３，４－ジヒドロ－２Ｈ－ベンゾ［ｂ］［１，４］ジオキセピン、６，７，８，９－テトラヒドロ－５Ｈ－シクロヘプタ［ｂ］ピリジン、６，７，８，９－テトラヒドロ－５Ｈ－ピリド［３，２－ｃ］アゼピン、５，６，７，８－テトラヒドロベンゾ［４，５］チエノ［２，３－ｄ］ピリミジン、６，７，８，９－テトラヒドロ－５Ｈ－シクロヘプタ［４，５］チエノ［２，３－ｄ］ピリミジン、５，６，７，８－テトラヒドロピリド［４，５－ｃ］ピリダジン、チアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、１，２，３，４－テトラヒドロイソキノリン－７－ｅ、トリアジン、チエノ［２，３－ｄ］ピリミジン、チエノピリミジン（例えば、チエノ［３，２－ｄ］ピリミジン）、チエノ［２，３－ｃ］ピリジン、チエノピリダジン、チエノピラジン、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、置換された芳香族または脂肪族環は、本明細書で説明される１つ以上の置換基を含む。いくつかの実施形態では、置換された芳香族または脂肪族環は、１つ以上の置換基を含み、置換基は、Ｒ３で表される。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、二環式環を形成するように一緒に連結されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、縮合環を形成するように一緒に連結されている。
いくつかの実施形態では、Ｒは、ハロゲン、水素、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、基質は、式１Ｂ１：
で表される化合物を含み、式中、Ｒ３は本明細書で説明されるとおりであり、各Ｒは、独立して、ハロゲン、水素、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、二環式環を形成するように一緒に連結されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、縮合環を形成するように一緒に連結されている。
いくつかの実施形態では、基質は、式１Ｂ２：
で表される化合物を含み、式中、Ｒ３は本明細書で説明されるとおりであり、Ｒは、水素、ハロゲン、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、二環式環を形成するように一緒に連結されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、縮合環を形成するように一緒に連結されている。
いくつかの実施形態では、基質は、式１Ｂ３：
で表される化合物を含み、式中、Ｒ３は本明細書で説明されるとおりであり、Ｒは、水素、ハロゲン、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、二環式環を形成するように一緒に連結されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、縮合環を形成するように一緒に連結されている。
いくつかの実施形態では、化合物は式１Ｂ３で表され、Ｒは、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル） ３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、化合物は式１Ｂ３で表され、Ｒは、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル） ３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、ベンジル炭素は、一級、二級、および三級炭素のうちのいずれかである。いくつかの実施形態では、ベンジル炭素は、環式アルキルの一部である。
いくつかの実施形態では、基質は、ベンジル炭素を含むオリゴマーである。いくつかの実施形態では、基質は、複数のベンジル炭素を含むオリゴマーである。いくつかの実施形態では、基質は、複数のベンジル炭素を含むポリマーである。
複数のベンジル炭素を含むポリマーの非限定的な例としては、ポリスチレン、ポリジビニル－ベンゼン、ポリ（１，４－フェニレン－エチレン）、およびポリ（１，３－フェニレンメチレン）、またはこれらの任意のコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本方法によって形成された化合物は、酸素化されたベンジルＣ－Ｈ結合を含む。
いくつかの実施形態では、酸素化されたベンジルＣ－Ｈ結合は、ヒドロペルオキシドを含む。いくつかの実施形態では、本発明は、式１Ｂ１の化合物の酸素化によってヒドロペルオキシドを形成する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、ヒドロペルオキシド系化合物である。いくつかの実施形態では、本発明は、三級ベンジル炭素（例えば、Ｒが水素を含まない置換基である場合）の酸素化によってヒドロペルオキシドを形成する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ａ：
で表され、式中、Ｘは芳香族環を含む。
いくつかの実施形態では、Ｒは、アルキル、アリール、およびシクロアルキルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、Ｒは、任意選択的にヘテロ原子、置換基、または両方を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、二環式環を形成するように一緒に連結されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、縮合環を形成するように一緒に連結されている。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＲおよびＸは、本明細書で上述されたとおりである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｂ：
で表される。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、クメンヒドロペルオキシドである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｃ：
で表され、式中、Ｘ、Ｒ３およびＲは、本明細書で説明されるとおりであり、ｎは、１または２である。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｃで表され、式中、Ｒは水素を含まない。いくつかの実施形態では、ｎは２である。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｃで表され、式中、Ｒは、ハロゲン、水素、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、Ｒは、プロトン化アミン（例えば、一級アミンおよび／または二級アミン）を含まない。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｄ：
で表され、式中、Ｒ３およびＲは、本明細書で説明されるとおりであり、ｎは、１または２である。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式１ｄで表され、式中、Ｒは、ハロゲン、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含み、ｎは、２である。
いくつかの実施形態では、酸素化されたＣ－Ｈ結合は、カルボニル（例えば、アルデヒドまたはケトン）である。いくつかの実施形態では、本発明は、式１Ｂ２の化合物を酸素化することによってカルボニルを形成する方法を提供し、酸素化は、本明細書で上述されたとおりである。いくつかの実施形態では、本発明は、一級および／または二級ベンジル炭素の酸素化によってカルボニルを形成する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物（例えば、カルボニル系化合物）は、式２：
で表され、式中、ＲおよびＸは、本明細書で上述されたとおりである。
いくつかの実施形態では、ＲおよびＸは、式２ａ：
で表される縮合環を形成するように一緒に連結され、式中、Ｒ３は、本明細書で説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式２ａ１：
で表され、式中、ＲおよびＲ３は、本明細書で説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式２ａ１で表され、式中、Ｒは、水素、ハロゲン、ＮＯ２、ＣＮ、任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯＯＨ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルキル、ＮＨ２、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルキル）３、ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）２、Ｎ＋（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）３、ＮＨ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、Ｎ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｎ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｏ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＯＨ、Ｃ１～Ｃ６アルコキシ、Ｃ１～Ｃ６ハロアルコキシ、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ヒドロキシ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＨ、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｓ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＳＯＯ（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＳＯＯ（Ｃ５～Ｃ２０アリール）、ヒドロキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、アルコキシ（Ｃ１～Ｃ６アルコキシ）、アミノ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、Ｃ１～Ｃ６アルカリール、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯＮ（Ｃ１～Ｃ６アルキル）２、（Ｃ５～Ｃ２０）アリール、（Ｃ５～Ｃ２０）ヘテロアリール、ＣＯ２Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル－ＣＯ２Ｈ、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキル）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルカリール）、（Ｃ１～Ｃ６）アルキル－ＣＯ２（Ｃ１～Ｃ６アルキルヘテロアリール）、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式２ｂ～２ｙで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｂ～２ｄ：
のいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｅ～２ｇ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｈ～２ｋ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｌ～２ｍ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｎ～２ｐ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｒ～２ｔ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｕ～２ｘ：
のうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、化合物は、式２ｙ：
で表される。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式３：
で表され、式中、ＲおよびＲ３は、本明細書で説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式３ａ：
で表され、式中、ＲおよびＲ３は、本明細書で説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、本方法は、式１Ｂ３の化合物を酸素化することによって、式３のスルホキシド系化合物および／または式３ａのスルホン系化合物を形成することを含み、酸素化は、本明細書で上述されたとおりである。
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって形成された化合物は、式３ｂのうちのいずれかで表される。
いくつかの実施形態では、本方法は、開始剤を励起することを含む。いくつかの実施形態では、励起は、エネルギー源によるものである。いくつかの実施形態では、エネルギー源は、開始剤を励起状態に提供するのに十分である。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、適切な条件下で、開始剤の存在下において基質を酸素と反応させることによって、本発明の基質を酸素化することを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、本発明の開始剤の励起に十分な電磁放射によって基質を照射することを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、光源を介して基質を照射することを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、基質を含む反応混合物を照射することを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、基質を含む溶液を照射することを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、反応混合物を含む反応器を照射することを含み、照射は、本明細書で説明されるように、適切な条件下で実施される。
いくつかの実施形態では、本方法は、これらの間の任意の範囲または値を含む、１～１０００ｍＪ／ｃｍ２、１５０～４００ｍＪ／ｃｍ２、５０～１５０ｍＪ／ｃｍ２、１５０～４００ｍＪ／ｃｍ２、２００～４００ｍＪ／ｃｍ２、３００～４００ｍＪ／ｃｍ２、１～１０ｍＪ／ｃｍ２、１０～１００ｍＪ／ｃｍ２、１００～１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲の電磁放射線量を有するエネルギー源（例えば、光源）によって開始剤を励起することを含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、これらの間の任意の範囲または値を含む、１０～１０００Ｗ、１０～５０Ｗ、５０～１００Ｗ、１００～２００Ｗ、２００～３００Ｗ、３００～５００Ｗ、５００～１０００Ｗの放射光のエネルギーを有するエネルギー源（例えば、光源）によって開始剤を励起することを含む。
本明細書で使用される場合、「励起状態」という用語は、分子の基底状態よりも高いエネルギーを有する分子の量子状態を指す。
いくつかの実施形態では、エネルギー源は、少なくとも１つの光源である。いくつかの実施形態では、光源は、開始剤を励起するのに十分なスペクトル範囲を有する光を生成する。いくつかの実施形態では、光源は、開始剤の光励起のために使用される。
いくつかの実施形態では、光源は、光学フィルターをさらに含む。いくつかの実施形態では、光学フィルターは、光スペクトルの少なくとも一部分を減衰および／または保持する。
いくつかの実施形態では、光源によって放射される光スペクトルは、開始剤の吸収波長範囲に一致するように調整されなければならない。
いくつかの実施形態では、スペクトル範囲の少なくとも一部は、開始剤の吸収波長と重なる。いくつかの実施形態では、光源は、これらの間の任意の範囲または値を含む、２００～９００ｎｍ、２５０～８００ｎｍ、２５０～５００ｎｍ、２５０～３００ｎｍ、２５０～３５０ｎｍ、３００～５００ｎｍ、３００～４００ｎｍ、３００～６００ｎｍ、３００～７００ｎｍ、３００～９００ｎｍの範囲のスペクトルを有する光を生成する。
いくつかの実施形態では、光源は、太陽光、人工光源、または両方を含む。例えば、ハロゲンランプ、またはＬＥＤデバイスを光源として使用することができる。いくつかの実施形態では、光源は、太陽光および人工光源を含む。いくつかの実施形態では、光源は、１つ以上の人工光源を含む。いくつかの実施形態では、光源は、プロセッサと連通している。
いくつかの実施形態では、光源は、反応混合物を含む反応器に光学的に結合される。いくつかの実施形態では、光源から放射された光は、光ファイバーによって反応器に伝達される。
いくつかの実施形態では、本方法は、開始剤の存在下において基質を酸素と反応させることを含む。いくつかの実施形態では、開始剤は、エネルギー源によって励起時にラジカルを生成し、エネルギー源は、本明細書で上述されたとおりである。いくつかの実施形態では、開始剤は、光源によって励起時に複数のラジカルを生成し、光源は、本明細書で上述されたとおりである。
いくつかの実施形態では、光源は、これらの間の任意の値を含む、２００ｎｍ超、２５０ｎｍ超、３００ｎｍ超、３５０ｎｍ超、４００ｎｍ超、４５０ｎｍ超、５００ｎｍ超、６００ｎｍ超、７００ｎｍ超のスペクトル範囲の光を生成する。
いくつかの実施形態では、光源は、単色光を生成する。いくつかの実施形態では、単色光の波長は、これらの間の任意の範囲または値を含む、２００ｎｍ～９００ｎｍ、２００ｎｍ～５００ｎｍ、３００ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～７００ｎｍ、７００ｎｍ～９００ｎｍ、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態では、開始剤は、これらの間の任意の値を含む、２００ｎｍ超、２５０ｎｍ超、２６０ｎｍ超、２７０ｎｍ超、２８０ｎｍ超、２９０ｎｍ超、３００ｎｍ超、３１０ｎｍ超、３２０ｎｍ超、３３０ｎｍ超、３４０ｎｍ超、３５０ｎｍ超のスペクトル範囲を有する光によって励起時に複数のラジカルを生成する。いくつかの実施形態では、開始剤は、これらの間の任意の範囲または値を含む、２００ｎｍ～９００ｎｍ、２００ｎｍ～３００ｎｍ、３００ｎｍ～４００ｎｍ、３００ｎｍ～３５０ｎｍ、２５０ｎｍ～３５０ｎｍ、２００ｎｍ～５００ｎｍ、３５０ｎｍ～４００ｎｍ、４００ｎｍ～５００ｎｍ、３００ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～７００ｎｍ、７００ｎｍ～９００ｎｍ、３００ｎｍ～９００ｎｍ、９００ｎｍ～１５００ｎｍのスペクトル範囲を有する光によって励起時に複数のラジカルを生成する。
いくつかの実施形態では、光は、太陽光である。いくつかの実施形態では、光源は、ＬＥＤである。いくつかの実施形態では、光源は、複数のＬＥＤを含むアレイを含む。いくつかの実施形態では、光源は、複数の光源を含む。
ラジカルの非限定的な例としては、ハロゲンラジカル（例えば、Ｂｒ－、Ｃｌ－、Ｆ－ラジカル）、およびヒドロキシラジカル、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ラジカルは、ハロゲンラジカルである。いくつかの実施形態では、ラジカルは、臭素ラジカルである。いくつかの実施形態では、励起された開始剤によって形成されたラジカルは、一重項酸素を含まない。いくつかの実施形態では、ラジカルは、超酸化物を含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、エネルギー源によって励起時に１つ以上のラジカルを生成することができ、エネルギー源および１つ以上のラジカルは、本明細書で説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、ラジカルは、基質と反応するのに十分な反応性を有する。いくつかの実施形態では、ラジカルは、水素ラジカルを引き抜くのに十分な反応性を有し、それによって基質のベンジルラジカルを形成する。いくつかの実施形態では、開始剤は、エネルギー源によって開始剤の励起時に基質と反応することができ、それによって基質のベンジルラジカルを形成する。いくつかの実施形態では、開始剤は、基質と反応することができ、その結果、基質のベンジルラジカルの形成をもたらす。いくつかの実施形態では、ベンジルラジカルは、本明細書で以下のスキーム３（図２を参照）によって示されるように、酸素との反応時にエンドペルオキシド７を形成するのに十分な反応性を有する。いくつかの実施形態では、開始剤は、本明細書で以下のスキーム３（図２を参照）によって示されるように、基質の酸素との反応時にエンドペルオキシド７の形成を促進するのに十分な反応性を有する。
いくつかの実施形態では、開始剤は、光反応性分子を含む。いくつかの実施形態では、開始剤は、光増感剤である。いくつかの実施形態では、開始剤は、プレ触媒である。いくつかの実施形態では、開始剤は、ラジカル反応を開始させる。いくつかの実施形態では、開始剤は、ラジカル形成を開始させる。
いくつかの実施形態では、開始剤は、式４：
で表され、
式中、各Ｘは、本明細書で上述されたとおりであるか、または不在であり、
各Ａは、独立して、ハロ基を表す。
いくつかの実施形態では、各Ｘは、独立して、アリール（１つ以上のＲによって任意選択的に置換される）を含むか、または不在である。いくつかの実施形態では、各Ｘは、独立して、Ｃ３～Ｃ１０シクロアルカンを含む。
いくつかの実施形態では、その中のアリールは、芳香族環、縮合芳香族環、および置換芳香族環、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、開始剤は、式４ａ：
で表され、
式中、ＡおよびＲは、本明細書で上述されたとおりであるか、またはＲは不在である。いくつかの実施形態では、開始剤は、式４または４ａで表される複数の化合物を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＡは、ブロモである。いくつかの実施形態では、開始剤は、９，１０－ジブロモアントラセンを含む。
いくつかの実施形態では、開始剤（例えば、９，１０－ジブロモアントラセン）は、光増感剤である。
いくつかの実施形態では、開始剤は、ＣＢｒ４（四臭化炭素）である。いくつかの実施形態では、ＣＢｒ４は、本明細書で上述されたようにスペクトル範囲を有する光源によって、照射時に臭素ラジカルを形成する。いくつかの実施形態では、開始剤は、臭素ラジカル形成を誘起し、その後にラジカル反応を開始させる。
いくつかの実施形態では、本方法は、励起されたＣＢｒ４の存在下において基質を酸素と反応させ、それによってヒドロペルオキシド（図１）を形成することを含む。いくつかの実施形態では、基質は、三級ベンジル炭素を含む。
いくつかの実施形態では、開始剤は、追加の反応性化合物を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、金属（例えば、これらの任意の錯体の任意の塩を含む、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｒなどの遷移金属触媒）を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、非金属開始剤である。いくつかの実施形態では、開始剤は、アクリジンまたはその誘導体（例えば、９－メシチル－１０－メチルアクリジニウム）を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、エオシンＹを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、アントラキノン、またはその誘導体、例えばカルボキシ－アントラキノンを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、アントラセンを実質的に含まない。
いくつかの実施形態では、開始剤は、非ラジカル開始剤である。いくつかの実施形態では、開始剤は、ラジカルを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、追加の光反応性分子を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、ラジカル開始剤を実質的に含まない。ＡＩＢＮおよびペルオキシド（例えば、ベンゾイルペルオキシドおよびペルオキシジサルフェート）などの様々なラジカル開始剤が、当技術分野で周知である。いくつかの実施形態では、開始剤は、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、Ｎ－ヒドロキシフタルイミドを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、ハロゲン（例えば、臭素または塩素ガス）を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、Ｎ－ブロモフタルイミドまたはＮ－クロロフタルイミドを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、ｎ－ブロモスクシンイミドまたはｎ－クロロスクシンイミドを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、四塩化炭素を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、開始剤は、四臭化炭素を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、実質的には、本明細書で以下に説明されるとおりである。
いくつかの実施形態では、開始剤は、式４および／または式４ａの１つ以上の化合物から本質的になる。いくつかの実施形態では、少なくとも９０重量％、少なくとも９１重量％、少なくとも９２重量％、少なくとも９３重量％、少なくとも９４重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９６重量％、少なくとも９７重量％、少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．９重量％の開始剤が、式４および／または式４ａの１つ以上の化合物からなる。
いくつかの実施形態では、酸素化されたベンジルＣ－Ｈ結合を形成する方法は、スキーム１およびスキーム２のいずれか１つによって示される反応を含む。
いかなる特定の理論またはメカニズムに限定されることなく、式１ａ、１ｂ、および２で表される化合物のいずれか１つのフリーラジカル形成のための例示的な反応メカニズムを、本明細書（スキーム３）に提供した。
ここで、ペルオキシド（１３）およびケトン（１４）のフリーラジカル形成のための例示的なメカニズムを示す図２を参照する。
スキーム３（図２を参照）で示されている例示的な開始剤（９，１０－ジブロモアントラセン）による例示的なメカニズムは、段階：１）開始、２）生長、および任意選択的に３）さらなる伝搬（一級および二級ベンジル炭素の場合）を含む。
開始経路は、開始剤（例えば、９，１０－ジブロモアントラセン）１の光誘起励起、かつ後の励起された開始剤と酸素との相互作用によって一重項酸素の形成を伴い、それによって一重項酸素が形成される。次に、一重項酸素が付加環化によって開始剤と反応し、続いてエンドペルオキシド７が形成され得る。このエンドペルオキシドが解離して、アントラキノン６および２当量の臭素ラジカル８が得られる。
その後、生長サイクルにおいて、ラジカル８が、ベンジル位で基質９から水素原子を引き抜き、ＨＢｒ１０および炭素中心ラジカル１１が得られる。１１の酸素との速い反応によりペルオキシルラジカル１２が得られ、これが次にＨＢｒ１０からＨ・を引き抜き、基質９が消費されるまで連鎖を続ける臭素ラジカル８が再生される。代替的に、ペルオキシルラジカル１２は、出発材料から水素原子を引き抜くのに役立つことができる。基質がクメンなどの三級ベンジル炭素である場合、得られた生成物３はクメンヒドロペルオキシドである。
追加の水素原子を含有する二級ベンジル炭素の場合、第２の水素原子の引き抜きは、弱いペルオキシド結合の同時開裂を伴って起こり得、観察された生成物のケトン１４およびヒドロキシラジカル１５をもたらす（さらなる生長段階）。次に、ヒドロキシラジカル１５は、水の形成を伴う、９または１３からの水素引き抜き剤としても機能し得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、基質および開始剤を溶媒と混合し、それによって反応混合物を形成することを含む。いくつかの実施形態では、反応混合物は、光誘起開始段階の前に形成される。
いくつかの実施形態では、反応混合物中の基質のモル濃度は、これらの間の任意の範囲を含む、０．０１～２ｍｏｌ／Ｌ、０．０１～０．０２ｍｏｌ／Ｌ、０．０２～０．０３ｍｏｌ／Ｌ、０．０３～０．０４ｍｏｌ／Ｌ、０．０４～０．０５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５～０．０６ｍｏｌ／Ｌ、０．０６～０．０８ｍｏｌ／Ｌ、０．０８～０．１ｍｏｌ／Ｌ、０．１～０．２ｍｏｌ／Ｌ、０．２～０．４ｍｏｌ／Ｌ、０．４～０．６ｍｏｌ／Ｌ、０．６～０．８ｍｏｌ／Ｌ、０．８～１ｍｏｌ／Ｌ、１～１．２ｍｏｌ／Ｌ、１．２～１．４ｍｏｌ／Ｌ、１．４～１．６ｍｏｌ／Ｌ、１．６～１．８ｍｏｌ／Ｌ、１．８～２ｍｏｌ／Ｌの範囲である。
いくつかの実施形態では、反応混合物中の基質対開始剤のモル比率は、これらの間の任意の値を含む、少なくとも１：０．０１、少なくとも１：０．０４、少なくとも１：０．０６、少なくとも１：０．０８、少なくとも１：０．１、少なくとも１：０．１５、少なくとも１：０．２、少なくとも１：０．３、少なくとも１：０．５である。
いくつかの実施形態では、反応混合物中の基質対開始剤のモル比率は、これらの間の任意の範囲を含む、１：０．０１～１：０．５、１：０．０１～１：０．０５、１：０．０５～１：０．１、１：０．１～１：０．２、１：０．２～１：０．５の範囲である。
いくつかの実施形態では、溶媒は、反応条件（例えば、ラジカル、一重項酸素）に対する十分な酸素溶解度および不活性を特徴とする。
反応に適切な溶媒の非限定的な例としては、アセトニトリル、ｎ－ブチロニトリル、イソ－ブチロニトリル、アセトン、メチル－エチルケトン、炭化水素（例えば、ヘキサン、ペンタン、シクロヘキサン）、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、溶媒は、アセトニトリルを含む。いくつかの実施形態では、溶媒は、アセトニトリルおよび追加の有機溶媒の混合物を含む。
反応に適切な溶媒の選択は、当業者に既知の様々な態様に依存する。いくつかの例示的な態様は、（酸素および基質の両方の）溶解度、費用効率、リサイクル、および毒性である。
いくつかの実施形態では、本方法は、化合物形成に十分な条件下で実行される。「化合物」および「生成物」という用語は、本明細書では互換的に使用される。例示的な方法は、実施例１により詳細に説明されている。追加の方法は、本明細書に上述されている。
いくつかの実施形態では、条件は、生成物の最適な収率を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、条件は、基質のほぼ完全な転化率をもたらすように選択される。いくつかの実施形態では、条件は、反応物質の濃度、反応温度、および反応時間のいずれかに関して最適化され、それによって最大の生成物収率をもたらす。
いくつかの実施形態では、条件は、高い選択性を有する反応をもたらすように選択される。本明細書で使用される場合、「選択性」という用語は、ベンジルＣ－Ｈ結合に対するラジカル種の優勢な反応性、かつ同時に他の官能基に対するラジカル種の無視できるほどの反応性に関する。反応の選択性は、副産物の形成を最小限に抑えるのに十分でなければならない。いくつかの実施形態では、選択性は、本発明の生成物（例えば、本発明のカルボニル系化合物またはヒドロペルオキシド系化合物）の優勢な形成を含む。いくつかの実施形態では、選択性は、ベンジルカルボニルおよび／またはベンジルヒドロペルオキシドを超える本発明のスルホン系生成物の優勢な形成を含む。
いくつかの実施形態では、反応は、これらの間の任意の範囲を含む、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９７％、少なくとも９９％の選択性を特徴とする。
いくつかの実施形態では、反応は、本発明の所望の酸素化された化合物の選択性および高収率を特徴とする。いくつかの実施形態では、反応の収率は、これらの間の任意の範囲を含む、３０～９９％、３０～５０％、５０～７０％、７０～７５％、７５～８０％、８０～８５％、８５～９０％、９０～９５％、９５～９９％である。
いくつかの実施形態では、反応は、基質の選択性および高転化率を特徴とする。いくつかの実施形態では、高転化率は、これらの間の任意の範囲を含む、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９７％、少なくとも９９％を含む。
驚くべきことに、本発明者らは、本発明の開始剤が、反応選択性および／または基質転化率に関して、一重項酸素を形成する開始剤（例えば、アントラキノンなどの光増感剤）よりも優れていることを見出した。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される化合物を形成するのに十分な条件は、最適化された条件である。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、最適化された条件を提供し、したがって、図１に示されるように、高い反応選択性および高い生成物収率をもたらす。
いくつかの実施形態では、適切な条件は、これらの間の任意の範囲を含む、０～１００℃、１０～２０℃、２０～２５℃、２５～３０℃、３０～３５℃、３５～４０℃、４０～５０℃、５０～６０℃、６０～７０℃、７０～１００℃の範囲の温度を含む。いくつかの実施形態では、温度は、これらの間の任意の範囲を含む、４０℃未満、３８℃未満、３５℃未満、３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満である。いくつかの実施形態では、温度は、３５℃未満である。
いくつかの実施形態では、適切な条件は、開始剤と基質（例えば、式１Ａ１、１Ｂ１、１Ｂ２、および１Ｂ３のいずれか１つの化合物）との間のモル比率が、これらの間の任意の範囲を含む、１～３０ｍｏｌ％、１～５ｍｏｌ％、５～７ｍｏｌ％、７～１０ｍｏｌ％、１０～１２ｍｏｌ％、１２～１５ｍｏｌ％、１５～２０ｍｏｌ％、２０～３０ｍｏｌ％であることを含む。いくつかの実施形態では、適切な条件は、開始剤と基質との間のモル比率が、８～１２ｍｏｌ％であることを含む。いくつかの実施形態では、十分な条件は、開始剤と基質との間のモル比率が、９～１１ｍｏｌ％であることを含む。
いくつかの実施形態では、適切な条件は、これらの間の任意の範囲を含む、１～４０時間、１～２時間、２～３時間、３～４時間、４～６時間、６～１０時間、１０～２０時間、２０～３０時間、３０～４０時間の範囲の反応時間を含む。
本発明の別の態様では、本発明の方法によって合成された化合物を本明細書に提供する。いくつかの実施形態では、化合物は、微量の本発明の開始剤を含む。いくつかの実施形態では、化合物は、微量のアントラセンを含む。いくつかの実施形態では、化合物は、クメンである。いくつかの実施形態では、化合物は、化合物２ｂ～２ｙのいずれか１つである。
いくつかの実施形態では、化合物は、微量のアントラセンおよび微量の本発明の開始剤を含む。本明細書で使用される場合、「微量」という用語は、最終生成物中の化合物（例えば、不純物）の重要でない量、例えば、これらの間の任意の範囲を含む、１ｐｐｍ～２％、１ｐｐｍ～１０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ～０．１％、０．１％～１％、１～２％を指す。
一般的用語
本明細書で使用する場合、「約」という用語は、±１０％を指す。
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語およびこれらの同根語は、「含むが、限定されない」ことを意味する。「からなる」という用語は、「含みかつこれ（ら）に限定されること」を意味する。「から本質的になる」という用語は、組成、方法、または構造が追加の成分、ステップ、および／またはパーツを含むことができるが、追加の成分、ステップ、および／またはパーツが特許請求された組成、方法または構造の基本的かつ新規の特徴を実質的に変えない場合にのみであることを意味する。
いくつかの実施形態では、「から本質的になる」という用語は、少なくとも８０重量％、少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９７重量％、少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．９重量％の、本発明の化合物（例えば、基質または開始剤）の乾燥含有量を指す。
「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、または例示として役立つ」ことを意味するために使用される。「例示的」として説明されるいかなる実施形態も、他の実施形態よりも好ましいかもしくは有利であると必ずしも解釈されるべきではなく、および／または他の実施形態からの特色の組み込みを必ずしも除外するものではない。
「任意選択的に」という単語は、本明細書では、「いくつかの実施形態では提供され、かつ他の実施形態では提供されない」ことを意味するために使用される。本発明のいかなる特定の実施形態も、このような特色が矛盾しない限り、複数の「任意選択の」特色を含み得る。
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他のことを指示しない限り、複数の指示対象を含む。例えば、「１つの化合物」または「少なくとも１つの化合物」という用語は、これらの混合物を含む、複数の化合物を含み得る。
本出願全体を通して、本発明の様々な実施形態は、範囲形式で提示されている場合がある。範囲形式での説明は、単に便宜性および簡潔性のためであり、本発明の範囲への確固たる限定として解釈するべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の説明は、すべての可能な部分範囲ならびにその範囲内の個々の数値を具体的に開示しているとみなされるべきである。例えば、１～６などの範囲の説明は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６などの部分範囲、ならびに、その範囲内の個々の数、例えば、１、２、３、４、５、および６を具体的に開示しているとみなされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。
本明細書で数値範囲が示される場合は常に、指示範囲内の任意の引用数字（分数または整数）を含むことを意味している。第１の指示数～第２の指示数「の範囲（ｒａｎｇｉｎｇ／ｒａｎｇｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、および第１の指示数「～」第２の指示数「の範囲（ｒａｎｇｉｎｇ／ｒａｎｇｅｓ ｆｒｏｍ）」という句は、本明細書では互換的に使用され、第１および第２の指示数ならびにそれらの間のすべての分数および整数の数字を含むことを意味する。
本明細書で使用する場合、「方法」という用語は、化学分野、薬理学分野、生物学分野、生化学分野および医学分野の実務者に既知であるかまたは実務者によって既知の様式、手段、技術および手順から容易に開発されるかのいずれかである様式、手段、技術および手順を含むがこれらに限定されない、所与の課題を達成するための様式、手段、技術および手順を指す。
「Ａ、Ｂ、およびＣ等のうちの少なくとも１つ」に類似する慣例が使用される場合、概して、そのような構成は、当業者がその慣例を理解する意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡおよびＢともに、ＡおよびＣともに、ＢおよびＣともに、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣともになどを有するシステムを含むが、これらに限定されない）。
本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、これらの間の任意の範囲または値を含む、組成物の少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９２重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９７重量％、少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％である。
本出願全体を通して、本発明の様々な実施形態は、範囲形式で提示されている場合がある。範囲形式での説明は、単に便宜性および簡潔性のためであり、本発明の範囲への確固たる限定として解釈するべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の説明は、すべての可能な部分範囲ならびにその範囲内の個々の数値を具体的に開示しているとみなされるべきである。例えば、１～６などの範囲の説明は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６などの部分範囲、ならびに、その範囲内の個々の数、例えば、１、２、３、４、５、および６を具体的に開示しているとみなされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。
本明細書、特許請求の範囲、または図面に関わらず、２つ以上の代替用語を提示する実質的に任意の離接語および／または語句が、用語のうちの１つ、用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、「ＡまたはＢ」という語句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されるであろう。
本明細書で使用する場合、「アルキル」という用語は、直鎖基および分岐鎖基を含む脂肪族炭化水素を表す。アルキル基は、１～１００個の炭素原子、より好ましくは１～５０個の炭素原子を有する。数値範囲、例えば、「１～１００」、が本明細書に明記されているときはいつでも、基、この場合、アルキル基は、１個の炭素原子、２個の炭素原子、２３個の炭素原子など、１００個以下の炭素原子を含有することができることを意味する。本発明の文脈において、「長アルキル」または「高級アルキル」は、その主鎖（連続的な共有結合で接続された原子の最長経路）に少なくとも１０個、または少なくとも１５個、または少なくとも２０個の炭素原子を有するアルキルであり、例えば、１０～１００個、または１５～１００個、または２０～１００個、または２１～１００個、または２１～５０個の炭素原子を含むことができる。「短アルキル」または「低級アルキル」は、１０個以下の主鎖炭素を有する。本明細書で定義されるように、アルキルは置換または非置換であり得る。
また、本明細書で使用する場合、「アルキル」という用語は、飽和または不飽和の炭化水素を包含し、したがって、この用語は、アルケニルおよびアルキニルをさらに包含する。
「アルケニル」という用語は、本明細書で定義されるように、少なくとも２つの炭素原子と少なくとも１つの炭素間二重結合とを有する、不飽和アルキルを説明する。アルケニルは、本明細書で上述されたとおり、１つ以上の置換基によって置換されてもまたは非置換であってもよい。
「アルキニル」という用語は、本明細書で定義されるように、少なくとも２つの炭素原子と少なくとも１つの炭素間三重結合とを有する不飽和アルキルである。本明細書で上述されたように、アルキニルは、１つ以上の置換基によって置換され得るかまたは非置換であり得る。
「シクロアルキル」または「シクロアルカン」という用語は、環のうちの１つ以上が完全に共役したπ電子系を有しない、全炭素の単環式または縮合環（すなわち、隣接する対の炭素原子を共有する環）基を説明する。シクロアルキル基は、本明細書で示すように、置換され得るかまたは非置換であり得る。
「アリール」または「芳香族」という用語は、完全に共役したπ電子系を有する全炭素の単環式または縮合環多環式（すなわち、隣接する対の炭素原子を共有する環）基を説明する。アリール基は、本明細書で示すように、置換され得るかまたは非置換であり得る。いくつかの実施形態では、アリール基は、Ｒのうちの１つ以上（例えば、２、３、４または５つ）によって置換され得、Ｒは、本明細書で説明されるとおりである。
「アルコキシ」という用語は、本明細書で定義されるように、－Ｏ－アルキルおよび－Ｏ－シクロアルキル基の両方を説明する。
「アリールオキシ」という用語は、本明細書で定義されるように、－Ｏ－アリールを説明する。
本明細書の一般式におけるアルキル基、シクロアルキル基およびアリール基の各々は、１つ以上の置換基によって置換され得、それにより、各置換基は、独立して、置換基および分子内での該置換基の位置に応じて、例えば、ハロゲン化物、アルキル、アルコキシ、シクロアルキル、アルコキシ、ニトロ、アミン、ヒドロキシル、チオール、チオアルコキシ、チオヒドロキシ、カルボキシ、アミド、アリール、およびアリールオキシであり得る。追加の置換基も考えられる。
「ハロゲン化物」、「ハロゲン」または「ハロ基」という用語は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を説明する。
「ヒドロキシル」または「ヒドロキシ」という用語は、－ＯＨ基を説明する。
「チオヒドロキシ」または「チオール」という用語は、－ＳＨ基を説明する。
「チオアルコキシ」という用語は、本明細書で定義されるように、－Ｓ－アルキル基および－Ｓ－シクロアルキル基の両方を説明する。
「チオアリールオキシ」という用語は、本明細書で定義されるように、－Ｓ－アリールおよび－Ｓ－ヘテロアリール基の両方を説明する。
「アミン」という用語は、本明細書で説明されるようなＲ’およびＲ”を有する、－ＮＲ’Ｒ”基を説明する。
「ヘテロアリール」という用語は、環中に、例えば、窒素、酸素および硫黄などを有し、加えて、完全に共役したπ電子系を有する単環式環または縮合環（すなわち、隣接する対の原子を共有する環）基を説明する。ヘテロアリール基の例としては、限定されないが、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンおよびプリンが挙げられる。
「ヘテロ脂環式」または「ヘテロシクリル」という用語は、環内に窒素、酸素および硫黄などの１つ以上の原子を有する単環式基または縮合環基を説明する。環はまた、１つ以上の二重結合を有し得る。しかしながら、環は、完全に共役したπ電子系を有していない。代表的な例は、ピペリジン、ピペラジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、モルホリノなどである。
「カルボキシ」または「カルボキシラート」という用語は、－Ｃ（＝Ｏ）－ＯＲ’基を説明し、式中、Ｒ’は、本明細書で定義されるように、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール（環炭素を介して結合）またはヘテロ脂環式（環炭素を介して結合）である。
「カルボニル」という用語は、－Ｃ（＝Ｏ）－Ｒ’基を説明し、式中、Ｒ’は、本明細書で先に定義されたとおりである。
上記の用語は、そのチオ誘導体（チオカルボキシおよびチオカルボニル）も包含する。
「チオカルボニル」という用語は、－Ｃ（＝Ｓ）－Ｒ’基を説明し、式中、Ｒ’は、本明細書で先に定義されたとおりである。
「チオカルボキシ」基は、－Ｃ（＝Ｓ）－ＯＲ’基を説明し、式中、Ｒ’は本明細書で定義されるとおりである。
「スルフィニル」基は、－Ｓ（＝Ｏ）－Ｒ’基を説明し、式中、Ｒ’は本明細書で定義されるとおりである。
「スルホニル」基または「スルホナート」基は、－Ｓ（＝Ｏ）２－Ｒ’基を説明し、式中、Ｒｘは本明細書で定義されるとおりである。
「カルバミル」基または「カルバマート」基は、－ＯＣ（＝Ｏ）－ＮＲ’Ｒ”基を説明し、式中、Ｒ’は、本明細書で定義されるとおりであり、Ｒ”はＲ’について定義されるとおりである。
「ニトロ」基は、－ＮＯ２基を指す。
「シアノ」基または「ニトリル」基は、－Ｃ≡Ｎ基を指す。
本明細書で使用される場合、「アジド」という用語は、－Ｎ３基を指す。
「スルホンアミド」という用語は、－Ｓ（＝Ｏ）２－ＮＲ’Ｒ”基を指し、Ｒ’およびＲ”は、本明細書で定義されるとおりである。
「ホスホニル」または「ホスホナート」という用語は、－Ｏ－Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲ’）２基を説明し、Ｒ’は、本明細書で先に定義されたとおりである。
「ホスフィニル」という用語は、－ＰＲ’Ｒ”基を説明し、Ｒ’およびＲ”は本明細書で先に定義されたとおりである。
「アルカリール」という用語は、本明細書で定義されるとおり、アリールによって置換した、本明細書で説明されるようなアルキルを説明する。例示的なアルカリールは、ベンジルである。
「ヘテロアリール」という用語は、環中に、例えば、窒素、酸素および硫黄などを有し、加えて、完全に共役したπ電子系を有する単環式環または縮合環（すなわち、隣接する対の原子を共有する環）基を説明する。ヘテロアリール基の例としては、限定されないが、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンおよびプリンが挙げられる。ヘテロアリール基は、本明細書で上述されたように、１つ以上の置換基によって置換されてもまたは非置換であってもよい。いくつかの実施形態では、ヘテロアリール基は、Ｒのうちの１つ以上（例えば、２、３、４または５つ）によって置換され得、Ｒは、本明細書で説明されるとおりである。代表的な例は、チアジアゾール、ピリジン、ピロール、オキサゾール、インドール、プリンなどである。
「ハロアルキル」という用語は、１つ以上のハロゲン化物によってさらに置換された、先に定義されたようなアルキル基を説明する。
明確にするために、別個の実施形態の文脈において説明される本発明の特定の特徴がまた、単一の実施形態で組み合わせて提供され得ることが理解される。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈において説明される本発明の様々な特徴はまた、別々に、または任意の好適な部分組み合わせで、あるいは本発明の任意の他の説明された実施形態で好適なものとして提供され得る。様々な実施形態の文脈で説明されている特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは機能しない場合を除いて、それらの実施形態の本質的な特徴とみなされるべきではない。
上記に記述され、かつ以下の特許請求の範囲のセクションで特許請求されるような本発明の様々な実施形態および態様は、以下の実施例において実験的証拠を見出す。
材料および方法
実験手順：すべての空気および湿気に敏感な試薬の取り扱いには、標準的な不活性雰囲気技術を使用した。反応は、オーブンで乾燥されたガラス器具（オーブンの温度を１００～１２０℃に維持した）中にてＮ２雰囲気下で行った。必要なすべての溶媒は、使用前に標準的な手順および技術に従って乾燥させた。室温とは２８～３０℃を指し、反応の実際の温度は合成手順に記載される。ロータリーエバポレーターを使用して、バルク溶液を減圧下で蒸発させた。
反応を薄層クロマトグラフィー（ＭｅｒｃｋからのＴＬＣシリカゲル６０ Ｆ２５４）によってモニターし、短波／長波のデュアルＵＶ蛍光（λｍａｘ＝２５４および３６５ｎｍ）で可視化し、ヨウ素およびＫＭｎＯ４染色で発色させた後、必要に応じて加熱した。
カラムクロマトグラフィーをシリカ（２３０～４００メッシュサイズ）上で実施した。融点は、Ｓｔｕａｒｔ融点測定器にて測定され、補正されていない。フーリエ変換赤外（ＦＴ－ＩＲ）スペクトルは、６００～４０００ｃｍ－１の領域にユニバーサルＺｎ－Ｓｅ ＡＴＲ（減衰全反射）アクセサリを備えるＢｒｕｋｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ ＡＬＰＨＡ－Ｅ分光計にて取得した。
ＮＭＲ分光法：１Ｈ ＮＭＲ分光法の測定は、特に明記しない限り、内部標準としてＣＤＣｌ３（δ７．２６）を用いてＢｒｕｋｅｒ ４００ＭＨｚＮＭＲ分光計にて行った。１３Ｃ ＮＭＲスペクトルは、特に明記しない限り、内部標準としてＣＤＣｌ３（δ７７．１６）を用いて１０１ＭＨｚで記録した。化学シフト（δ）は、ＴＭＳからのｐｐｍダウンフィールドで示され、カップリング定数（Ｊ）は、ヘルツ（Ｈｚ）である。
１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、次のように報告される：δ／ｐｐｍ（多重度、カップリング定数とそれに続くプロトン数）。１Ｈ ＮＭＲの多重度は、次のように省略される：ｓ＝シングレット、ｄ＝ダブレット、ｄｄ＝ダブレットのダブレット、ｔ＝トリプレット、ｄｔ＝トリプレットのダブレット、ｑ＝カルテット、ｄｑ＝カルテットのダブレット、ｍ＝マルチプレット。
ＨＲ質量分析：高分解能質量スペクトルを、ＴｅｃｈｎｉｏｎでのＭＳサービスによって記録した。ＥＳＩ－ＭＳ（ｍ／ｚ）：Ｗａｔｅｒｓ Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ ＬＣＴ ｐｒｅｍｉｅｒ機器にて７０ｅＶで、ポジティブモードまたはネガティブモードで記録した。ＡＰＣＩを、Ｂｒｕｋｅｒ Ｉｍｐａｃｔ ＩＩ機器にて記録した。
実施例１
ヒドロペルオキシド系化合物の形成のためのベンジルｓｐ３ Ｃ－Ｈ酸素化
クメンおよび誘導体の酸素化のための一般手順Ａ（結果を図１にまとめた）：
オーブンで乾燥した１００ｍＬの光化学フラスコ内に、１．０ｍｍｏｌ（０．１２ｇ、０．１４ｍＬ）のクメンおよび９，１０－ジブロモアントラセン（１０ｍｏｌ％、０．０３４ｇ）を添加した。２５ｍＬのアセトニトリルを添加し、溶液を太陽光および大気にさらして、明記された時間数にわたって撹拌した。反応の進行を薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）によってモニターした。生成物の転化率および比率を、１Ｈ ＮＭＲによって決定した。例示的な転化比率および収率を表１に示す。
青色ＬＥＤを使用するｓｐ３ Ｃ－Ｈ酸化のための一般手順Ｃ（化合物２ｕ、２ｇ、２ｊ、２ｍ、２ｌ、２ｏ、２ｐ）：
オーブンで乾燥されたフラスコ内で、基質（１ｍｍｏｌ、１．０当量）および９，１０－ジブロモアントラセン（０．１当量）を、２５ｍＬのアセトニトリル中に溶解させた。溶液を、室温で空気に開放しながら、青色ＬＥＤからの光にさらして撹拌した。温度は、通常１５～２０℃であった。反応をＴＬＣによってモニターした。
反応の完了後、任意選択的に混合物をカラムクロマトグラフィー（標準的な分離条件下）によって精製して、対応する生成物を得た。
９，１０－ジブロモ－アントラセンは、Ｐｙｒｅｘ容器（３３０ｎｍでのカットオフによる光のフィルター処理）ソーラー光またはＬＥＤランプを使用して反応の効率的な開始剤として機能することが見出された。（表１、エントリー１）。最初に、本発明者らは、電荷移動錯体を得るために、Ｎ－ブロモ－およびＮ－クロロスクシンイミド、ニトロキシド、ならびにＣＣｌ４を様々なアミンとの組み合わせで含む一連のラジカル開始剤または試薬を調査した。これらの開始剤システムはいずれも、クメンヒドロペルオキシドを任意の感知可能な量で得られなかった。加えて、クメンヒドロペルオキシドの形成は、アセトフェノン（５）および２－フェニル－２－プロパノール（４）などの他の典型的なクメンヒドロペルオキシド副生成物の形成を変わらずに伴う。
１０ｍｏｌ％の９，１０－ジブロモアントラセンは、最もきれいで、最も効率的な転化率をもたらす。これらの条件下で、９３％のクメン（２）が転化され、１０％の２－フェニル－２－プロパノール（４）および４％のアセトフェノン（５）とともに＞８７％の収率でクメンヒドロペルオキシド（３）が得られる（表１、エントリー１の収率はすべて既知の生成物および出発材料の比率によって決定した）。より少量の９，１０－ジブロモ－アントラセン（表１、エントリー２）は、他の点では同一の条件下においてクメン（１）の不完全な転化率をもたらす（表１、エントリー２およびエントリー３）。
条件の最適化は、酸素の溶解度が比較的高いことで周知のアセトニトリルが、反応に好ましい溶媒とみなすことができることを示した。濃度を２倍にすると、クメンの転化率はより低くなった（表１、エントリー４）。反応時間を９時間に延長すると、クメンの転化率は約９５％となるが、アセトフェノンの形成もより多くなる（表１、エントリー６）。可視光源として青色ＬＥＤランプを使用すると、８時間で同等の結果が達成されるが（表１、エントリー５）、エントリー１の条件よりもアセトフェノンの量がわずかに多くなる。
反応混合物からの９，１０－アントラキノンの単離は、９，１０－ジブロモ－アントラセンが触媒ではなく開始剤として作用することを示している。しかしながら、９，１０－ジブロモアントラセンを一重項酸素形成のために周知の増感剤である９，１０－アントラキノンに置き換えると、主要生成物として２－フェニル－２－プロパノール（４）およびアセトフェノン（５）が形成される（表１、エントリー７）。
主に３６０ｎｍ未満を吸収するアントラキノンによる一重項酸素形成を回避することを試みるために、３６０ｎｍのカットオフ周波数によるガラスフィルターを使用して反応を行った。しかしながら、これらの条件下では、反応速度が低下し、１８時間でわずか５３％の転化率に到達するだけである（表１、エントリー８）。代替的に、アントラキノンは、周知の合成手順によって、９，１０－ジブロモアントラセンに容易に再転化することができる。
光源がない状態では、反応は生じない（表１、エントリー９）。４時間の光照射後、反応を暗所に保持した場合、暗所ではほとんど転化が生じなかった（表１、エントリー１０）。
さらに、クメンの高い転化率のために１０ｍｏｌ％の開始剤が必要であり、５または７ｍｏｌ％では不完全な反応をもたらす（表１、エントリー２および３）。９，１０－ジブロモ－アントラセンがない状態では（表１、エントリー１１）、クメンヒドロペルオキシド（３、Ｒ＝Ｈ）の形成は生じない。ラジカル反応の指標は、１０ｍｏｌ％のＴＥＭＰＯの存在下で行われる実験であると想定されている（表１、エントリー１２）。ＴＥＭＰＯは、臭素ラジカル８または１１のような炭素中心ラジカル（スキーム３）と容易に反応し、それによってラジカル連鎖反応を阻害するニトロキシドである。実際、この反応では、９，１０－ジブロモアントラセンから２つのＢｒラジカルが形成される可能性があるにも関わらず、反応は生じない（スキーム３に示すように）。反応に追加のＨＢｒ（１０ｍｏｌ％）を添加しても効果は少ないが、ヒドロペルオキシド３（Ｒ＝Ｈ）の分解がさらに生じ、アセトフェノン５（Ｒ＝Ｈ）およびアルコール４（Ｒ＝Ｈ）が得られた（表１、エントリー１３）。
ＮＨＰＩの量を変えて添加することは、いずれの利点も得られず、それが反応を阻害することもなかった（表１、エントリー１対エントリー１４および１５を参照）。いつものように、スケールアップは光化学反応の弱点（Ａｃｈｉｌｌｅｓ ｈｅｅｌ）である。５００ｍＬのＰｙｒｅｘ容器内で１．２グラムスケールで反応を実行したとき、転化率はわずか１４％まで低下した。この実験から、アントラキノン（４７％）とともに、回収された開始剤（４１％の単離収率）が単離された。したがって、本発明者らは、青色ＬＥＤを使用してこの実験を行った（表１、エントリー１６）。反応は、９３％の転化率に到達するのに３３時間を必要とし、ヒドロペルオキシド３（Ｒ＝Ｈ）、アルコール４（Ｒ＝Ｈ）、およびアセトフェノン５（Ｒ＝Ｈ）の比率が４７対２１対３２となった。
反応に対する電子供与および電子吸引置換基の影響の予備調査として、本発明者らは、反応における基質として１－イソプロピル－４－メトキシベンゼン（２、Ｒ＝ＯＭｅ）および１－クロロ－４－イソプロピルベンゼン（２、Ｒ＝Ｃｌ）を試験した（表１、エントリー１７～１９）。１－イソプロピル－４－メトキシベンゼン（２、Ｒ＝ＯＭｅ）では、７時間の照射後に唯一の生成物としてｐ－メトキシ－アセトフェノン５（Ｒ＝ＯＭｅ）が得られた（表１、エントリー１８）。出発材料は残らなかった。これが中間体ヒドロペルオキシドの分解によるものであるかどうかを試験するために、したがって、反応を同様に４時間実行した。興味深いことに、この実験では、８９％の出発１－イソプロピル－４－メトキシベンゼン（２、Ｒ＝ＯＭｅ）が反応して、４６対５６の比率にて対応するヒドロペルオキシド３（Ｒ＝ＯＭｅ）およびｐ－メトキシ－アセトフェノン５（Ｒ＝ＯＭｅ）が得られた（表１、エントリー１７）。これは、ケトン５（Ｒ－ＯＭｅ）の主要部分またはすべてが、ヒドロペルオキシド３（Ｒ＝ＯＭｅ）から形成されていることを明確に示している。対照的に、１－クロロ－４－イソプロピルベンゼン（２、Ｒ＝Ｃｌ）は、クメン（２、Ｒ＝Ｈ）と同様の様式で反応した。したがって、標準条件下での９時間の照射後、９５％の転化率を達成した。ヒドロペルオキシド３（Ｒ＝Ｃｌ）、アルコール４（Ｒ＝Ｃｌ）、およびケトン５（Ｒ＝Ｃｌ）は、７７対４対１６の比率で形成された（表１、エントリー１９）。数字（３、４、５）は、図１に示す化合物を表す。
実施例２
カルボニル系化合物の形成のためのベンジルＣ－Ｈ酸素化
太陽光を使用するベンジルＣ－Ｈ酸素化のための一般手順Ｂ（化合物２ｂ～２ｆ、２ｈ、２ｉ、２ｋ、２ｎ、２ｒ～２ｔ、２ｖ、および２ｙ）：
オーブンで乾燥されたフラスコ内で、基質（１ｍｍｏｌ、１．０当量）および９，１０－ジブロモアントラセン（０．１当量）を、２５ｍＬのアセトニトリル中に溶解させた。溶液を、空気に開放しながら、太陽光にさらして撹拌した。内部温度は３２～３５℃であった。反応をＴＬＣによってモニターした。反応の完了後、混合物を５０ｍＬの丸底フラスコに移し、減圧下で濃縮した。濃縮した反応混合物に、３０ｍＬのエチルアセテートを添加した。有機層を、飽和ＮａＨＣＯ３溶液（１０ｍＬ）を用いて洗浄し、乾燥させ（Ｎａ２ＳＯ４）、減圧下で濃縮した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー（ｎ－ヘキサン中にて２→５０％ＥｔＯＡｃ）によって精製し、対応する生成物を得た。
青色ＬＥＤを使用するベンジルＣ－Ｈ酸素化のための一般手順Ｃ：
オーブンで乾燥されたフラスコ内で、基質（１ｍｍｏｌ、１．０当量）および９，１０－ジブロモアントラセン（０．１当量）を、２５ｍＬのアセトニトリル中に溶解させた。溶液を、室温で空気に開放しながら、青色ＬＥＤからの光にさらして撹拌した。温度は、通常１５～２０℃であった。反応をＴＬＣによってモニターした。反応の完了後、混合物を５０ｍＬの丸底フラスコに移し、減圧下で濃縮した。濃縮した反応混合物に、３０ｍＬのエチルアセテートを添加した。有機層を、飽和ＮａＨＣＯ３溶液（１０ｍＬ）を用いて洗浄し、乾燥させ（Ｎａ２ＳＯ４）、減圧下で濃縮した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー（ｎ－ヘキサン中にて２→５０％ＥｔＯＡｃ）によって精製し、対応する生成物を得た。
本発明者らは、範囲および官能基選択性を概説するために、一連の官能化二級アルキルベンゼン基質からのベンジルケトンの合成を調査した（式２ｂ～２ｙを参照）。一般に、ケトンはきれいに形成され、予想どおり、残留ヒドロペルオキシド中間生成物は観察することができなかった。周囲温度で反応を実行することは、アルコール系の副生成物を形成するために、中間体ヒドロペルオキシド１３の弱いペルオキシル結合の熱的開裂を防止するので、このプロトコルの利点である。
本発明者らは、青色ＬＥＤ光およびソーラー光の両方の使用を調査した。両方の光源について、反応は非常にクリーンであり、生成物のバランスは単に出発材料を回収するのみである。すなわち、収率はほぼ転化割合でもあり、単に光照射時間を延長することによってより高い収率を達成することができる。
ジフェニル－メタン、１－フェニル－プロパン、およびノニル－ベンゼンなどの単純なアルキルベンゼンは、それぞれケトンをきれいに生成する。ソーラー光またはＬＥＤを使用する生成物には、識別可能な速度の差はないようにみえる。ＬＥＤを使用する反応は、通常、屋内で１５～２０℃で実行されたが、ソーラー光を照射する状態で屋外で実行された反応は、通常、３２～３５℃の内部温度に達した。
１，３，５－トリエチルベンゼンの場合、単一の生成物のみが、太陽の下で９時間後に６２％の収率で単離された。テトラヒドロナフタレンでは、青色ＬＥＤランプを用いて１４時間照射した後、７０％の単離収率でカルボニル化合物が得られる。反応は、分岐鎖の存在下でベンジル位に対して選択性を維持し、１１時間後（ＬＥＤ）に７２％の収率で生成物が得られる。
本発明者らは、アルキル側鎖における官能基の存在を調査した。１－フェニルエタンの反応により、わずか８時間の照射（ＬＥＤ）後に９１％の単離収率でアセトフェノンが得られた。１－ヒドロキシ－３－フェニル－プロパンは、９時間の照射後に、３８％の収率で対応するケトンをきれいに得る。単純な１－フェニル－プロパンと比較して、反応は著しく遅い。これは、水素結合による拡散効率の低下によるものであると推測した。実際、アルコールをエステルに置き換えると、速度および転化率が増え、対応するカルボニルが１０時間後に６１％の収率で単離された。類似のメチルエーテルに対しても同じことを観察することができ、９時間後に６２％の収率で対応するカルボニルが得られた。類似のアセトアミドを使用すると、転化レートが再び減少し、３３時間のＬＥＤ照射後に８１％の収率で対応するカルボニルが単離される。対照的に、４－フネイル（ｐｈｎｅｙｌ）－ブタン酸の酸化では、９時間後に５９％の収率で対応するカルボニルが得られた。
選択性は、４－フェニル－ブタン酸メチルエステルでも観察され、１４時間のソーラー光照射後に５８％の単離収率で２ｋが得られる。アミド窒素はまた、１－（３，４－ジヒドロキノリン－１（２Ｈ）－イル）エタン－１－オンにおいても許容され、６４％の収率で２ｎが得られる。対照的に、２つの異なるベンジル位が存在する場合、１つは単純で１つはアルコキシであり、所望の生成物である２ｍは、約３０％のアセトフェノンおよび他の未確認の分解生成物とともに５４％の収率で分離された。２つの異なるベンジル位を同時に酸化して、２８時間のＬＥＤ照射後に６８％の収率でジケトン２ｌを得ることができる。芳香族環の置換は、十分に許容される。例えば、４－アセトキシ－１－プロピル－ベンゼンはきれいに反応し、１６時間後（ＬＥＤ）に６２％の収率で２ｏが得られる。２ｐのようなヘテロ芳香族基も許容される。これは薬剤用途にとって重要である。
興味深いことに、スルフィドは、１２％の収率で分離されたそのスルホキシド２ｙと一緒に分離された、生成物２ｘ（７９％の収率）に見ることができるように、ベンジル酸化ではなく、スルホキシドを介してスルホンに酸化される。
最後に、本発明者らは、いくつかのアルデヒドを調製する可能性を試験した。本発明者らは、本明細書に列挙される反応条件下で、４８～６６％の収率でアルデヒド（２ｒ～２ｔ）を首尾よく得た。
例示的なベンジル化合物の酸化のためのスペクトルデータおよび合成手順は、本明細書で上にさらに説明される。
本発明は具体的に記載されているが、当業者は、多くの変形および修正を行うことができることを理解するであろう。したがって、本発明は、具体的に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、本発明の範囲および概念は、以下の特許請求の範囲を参照することによってより容易に理解されるであろう。

Claims (12)

  1. ベンジルＣ－Ｈ結合を修飾し、それによって式１：
    で表される化合物を形成する方法であって、前記方法は、
    前記化合物を形成するのに十分な条件下で、開始剤の存在下において前記ベンジルＣ－Ｈ結合を含む基質を酸素と反応させる工程を含み、式中、
    は、（ｉ）ｎが２のときに単結合、および（ｉｉ）ｎが１のときに二重結合、のうちのいずれか１つを表し、
    Ｘが、芳香族環を含み、
    Ｒが、アルキル、アリール、水素、およびシクロアルキルからなる群から選択され、
    Ｒ１が、水素、ヒドロキシからなる群から選択されるか、または不在であり、
    前記開始剤が、励起時に１つ又は複数のハロゲンラジカルを生成し、
    前記条件が、前記１つ又は複数のハロゲンラジカルを生成するために、前記開始剤を励起するのに十分なスペクトル範囲を有する光によって前記開始剤を照射する工程を含み、 ｎが、１又は２である、方法。
  2. 前記開始剤が、非金属開始剤である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記スペクトル範囲が、２００～９００ｎｍである、請求項１に記載の方法。
  4. 前記１つ又は複数のハロゲンラジカルが、２つのハロゲンラジカルである、請求項１に記載の方法。
  5. 前記条件が、０～１００℃の範囲の温度を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記条件が、１～４０時間の範囲の反応時間を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記反応させる工程が、前記基質および前記開始剤を溶媒と混合し、それによって反応混合物を形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記基質が、前記反応混合物中で０．０１～２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度にある、請求項７に記載の方法。
  9. 前記反応混合物中の前記基質対前記開始剤のモル比率が、少なくとも１：０．０１である、請求項７に記載の方法。
  10. 前記開始剤が、式４：
    で表され、式中、
    各Ｘが、独立して、アリール基を含み、
    各Ａが、独立して、ハロ基を表す、請求項１に記載の方法。
  11. 前記アリール基が、単環式芳香族環、縮合芳香族環、置換芳香族環からなる群から選択され、前記ハロ基が、ブロモ基である、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記開始剤が、９，１０－ジブロモアントラセンである、請求項１に記載の方法。
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