[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

キラルアニオン相間移動-パラジウム触媒系による触媒的不斉1,1-ジアリール化反応

[スポンサーリンク]

2016年、ユタ大学・Matthew S. Sigmanらは、電子不足末端アルケンのエナンチオ選択的な1,1-ジアリール化に成功した。キラルアニオン相間移動触媒 (chiral anion phase-transfer, CAPT)を用いることで、パラジウム触媒とキラル配位子との組み合わせのみでは実現困難な不斉反応を高エナンチオ選択的に進行させることに成功した。また分子構造特性を多変量解析することにより、高い不斉収率の発現に寄与するパラメータを特定した。

“Development and Analysis of Pd(0) Catalyzed Enantioselective 1,1-Diarylation of Acrylates Enabled by Chiral Anion Phase Transfer”
Yamamoto, E.; Hilton, M. J.; Orlandi, M.; Saini, V.; Toste, F. D.; Sigman, M. S.* J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15877. DOI: 10.1021/jacs.6b11367

問題設定と解決した点

 1,1-ジアリールアルカンは各種生物活性物質に存在する重要構造単位の一つである。末端アルケンとアリール供与体2種を3成分反応に付すことでその構造単位は簡便に得られる。そのような反応を著者らは過去に報告している[1]が、エナンチオ選択性の発現は困難であった。窒素もしくはリン不斉配位子を用いると反応性が顕著に下がってしまう特徴があるため、不斉配位子を検討できない。

 そこで別戦略としてCAPT[2]を用いることにより、選択性発現の難しい本反応形式においても、高い不斉収率のもとに反応を進行させることができた。

技術や手法の肝

 パラジウム触媒とCAPTの組み合わせが有効であることは、2015年にTosteらによって報告された1,1-アリールホウ素化反応[3]において、すでに実証済みである。不溶性のジアゾニウム塩はCAPTリン酸アニオンとのイオンペアを形成することで溶解性が高まり、キラルなイオンペアとして系内には存在する。これとPd(0)から生じたCAPTアニオンを備えるアリールPd(II)種がアルケンへの転位挿入/β脱離/π-ベンジル種への転位を経て、ボリル化が進行する。ジアリール化反応も同様の機構で進行することを期待して研究を行っている。

主張の有効性の検証

①溶媒の最適化

ベンジルアクリレート、フェニルジアゾニウム塩、4-ヒドロキシフェニルボロン酸を基質として条件を検討した。ヘキサン溶媒のときは反応が全く進行せず、ジアゾニウム塩の溶解するTHFを溶媒するときは、エナンチオ選択性が低下した。このことから、CAPTが期待通り働いていることが示唆される。

②CAPT構造の最適化

CAPT構造とerの関連について調べている。3,3’位芳香環上の置換様式は2-置換もしくは2,6-置換の場合、またそれが嵩高いほどエナンチオ選択性が向上する。CAPTリン酸アニオンのモデル構造(下図)について著者らの得意とする多変量パラメータ解析を行うと、以下の3つのパラメーターがエナンチオ選択性に関与していることが明らかになった。

  1. C3のアリール基との二面角(α)
  2. P=Oの伸張振動数(νPOsy
  3. C3アリール基のメタ位置換基(B1meta)

③基質構造の最適化

 最適なCAPT(冒頭図の構造)を用いた系で、アクリレートのベンジル基置換様式を変え、エナンチオ選択性との関係を評価した。その結果、電子求引置換基、特に3,5-置換パタンが良い結果を与えることが分かった。また②と同じく多変量パラメータ解析を行った結果、2,6位水素原子の電子不足さが選択性と良い相関を示すことが示された。

 ベンジル基は反応点から十分に離れているため、CAPT上の9-アントラセニル基と基質のベンジル基の間に存在する非共有結合性相互作用が、エナンチオ選択性の向上に寄与していると考察している。

④基質一般性

 3,5-ジクロロベンジルアクリレートに対する様々なジアリール化を検討した(下図)。電子豊富・不足な芳香環ともに反応が進行するものの、電子不足なアリール化は若干エナンチオ選択性が下がる。また、ボロン酸側の一般性はフェノールなどの電子豊富な芳香環を持つものに限られる。これはHeck反応で止まる経路が競合するためである。そのため、パラジウムとボロン酸間のトランスメタル化が速い基質の使用が要請される。ボロン酸がリン酸と直接相互作用することで、トランスメタル化が起こりづらくなっていることも一因である。

冒頭論文より引用

議論すべき点

  • 基質がベンジルエステルに限られてしまっている印象がある。以前の報告[3]では、エステル・ニトリル・単純アルケンなどにもアリールホウ素化が達成されていた。ジアリール化とアリールホウ素化ではハードルが違いそうだが、これもトランスメタル化能の違いと解釈できるか。

次に読むべき論文は?

参考文献

  1. (a) Liao, L.; Jana, R.; Urkalan, K. B.; Sigman, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5784. DOI: 10.1021/ja201358b (b) Saini, V.; Sigman, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11372. DOI: 10.1021/ja304344h (c) Saini, V.; Liao, L.; Wang, Q.; Jana, R.; Sigman, M. S. Org. Lett. 2013, 15, 5008. DOI: 10.1021/ol4023358
  2. キラルイオンペア触媒の総説: (a) Phipps, R. J.; Hamilton, G. L.; Toste, F. D. Nat. Chem. 2012, 4, 603. doi:10.1038/nchem.1405 (b) Brak, K.; Jacobsen, E. N. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 534. DOI: 10.1002/anie.201205449
  3. Nelson, H. M.; Williams, B. D.; Miró, J.; Toste, F. D. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 3213. DOI: 10.1021/jacs.5b00344
  4. (a) Ohmatsu, K.; Ito, M.; Kunieda, T.; Ooi, T. Nat. Chem. 2012, 4, 473. doi:10.1038/nchem.1311 b) Ohmatsu, K.; Ito, M.; Kunieda, T.; Ooi, T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 590. DOI: 10.1021/ja312125a
Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. ペプチドのらせんフォールディングを経る多孔性配位高分子の創製
  2. 立体選択的なスピロ環の合成
  3. 電子のやり取りでアセンの分子構造を巧みに制御
  4. 実験する時の服装(企業研究所)
  5. YADOKARI-XG 2009
  6. 触媒的syn-ジクロロ化反応への挑戦
  7. 有機合成化学協会誌2021年2月号:デオキシプロピオナート構造・…
  8. 売切れ必至!?ガロン瓶をまもるうわさの「ガロテクト」試してみた

注目情報

ピックアップ記事

  1. エッシェンモーザーカップリング Eschenmoser Coupling
  2. 電子実験ノートもクラウドの時代? Accelrys Notebook
  3. 【第一回】シード/リード化合物の創出に向けて 2/2
  4. モリブデン触媒
  5. できる研究者の論文作成メソッド 書き上げるための実践ポイント
  6. カスケード反応で難関天然物をまとめて攻略!
  7. ゼムラー・ウォルフ反応 Semmeler-Wolff Reaction
  8. 100兆分の1秒を観察 夢の光・XFEL施設公開
  9. それは夢から始まったーベンゼンの構造提唱から150年
  10. ナノグラムの油状試料もなんのその!結晶に封じて分子構造を一発解析!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年5月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

注目情報

最新記事

第12回慶應有機化学若手シンポジウム

概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大学理工学部・…

新たな有用活性天然物はどのように見つけてくるのか~新規抗真菌剤mandimycinの発見~

こんにちは!熊葛です.天然物は複雑な構造と有用な活性を有することから多くの化学者を魅了し,創薬に貢献…

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー