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化学者のつぶやき

タングトリンの触媒的不斉全合成

tangutorine_1.gif

Catalytic Asymmetric Total Synthesis of Tangutorine
Nemoto, T.; Yamamoto, E.; Franzen, R.; Fukuyama, T.; Wu, R.; Fukamichi, T.; Kobayashi, H.; Hamada, Y. Org. Lett. 2010 ASAP.  doi:10.1021/ol902929a

千葉大薬学部の濱田康正教授らによる合成です。タングトリンは中国産薬用植物・白刺(ハクシ、Nitraria tangutorum)  の葉から単離される細胞毒性・抗癌活性を示すアルカロイドです。

ラセミ体での全合成は報告されているものの不斉全合成は未達成であり、今回の報告では彼らが独自開発した不斉触媒反応を武器に、初の不斉全合成へとアプローチし、見事達成しています。


この多環性骨格にどうアプローチして行くか――トリプタミンが入手容易であること、C-N結合がC-C結合に比べて切りやすいことを考えると、おそらくPictet-Spengler環化を鍵とする、下記のような収束的逆合成を、即座に思いつくことでしょう。このルート設定をすれば、どのように右パートの不斉点を制御するか、ということが一つキーポイントになります。

tangutorine_2.gifこの点で彼らは、独自開発したPd-DIAPHOX触媒系[1]を用いる、Baylis-Hilmann付加体への不斉アリル位アミノ化反応[2]を武器としています。
tangutorine_3.gifDIAPHOXはアスパラギン酸から容易に大量合成される不斉配位子です。これはマスクされた形のリン配位子とみなすことができます。シリル化剤(BSA)を加えることで異性化が起こり、キラルホスフィンが系中生成してくる設計になっています。

tangutorine_4.gifリン化合物は得てして酸素に弱く、取扱い困難なものも少なくありません。一方でDIAPHOXのようなホスフィンオキシド型化合物は安定であり、特別なケアを必要とせず合成・保存可能です。もちろんメリットがある一方で、BSAなど本来なくても良いはずの試薬を過剰量加えねばなりません。試薬間干渉
によって適用範囲が狭まってしまう可能性も考慮が必要です。

ともあれ、アミン部根元の立体は、Pd-DIAPHOX触媒による不斉アミノ化反応にて制御可能です。その後すこしばかりの変換を得て、Sharpless酸化→ヒドリドによるエポキシド開環によってとなりの炭素不斉点を構築しています。

tangutorine_5.gifPictet-Spengler環化では、残念ながら立体制御に難があったようです。undesiredな異性体も迂回ルートで最終物に持っていけるとのことですが・・・ここが綺麗に決まっていれば・・・惜しいところですね。

tangutorine_6.gif全体的にトリッキーな変換は多くありませんが、基本が間違いなく押さえられたルートと見受けられました。

ところどころ官能基変換が冗長ですが、これは得てして不斉触媒適用型の全合成に見られがちなこととも思えます。
仮にですが、上記逆合成スキーム中央で示したようなものに類する化合物に対して、不斉アミノ化反応が適用できるならば、官能基変換は最小限に抑えられるように思います。

つまりは“適用基質の制限”がその根源的理由として考えうるわけですね。

この事実と合成ルートを眺めて、「ルートが汚くなりがちだから不斉触媒は使えない」とネガティブに見なしてしまうか、「このポイントを改善すればとても斬新なルートに出来る」とポジティブに捉えるか・・・このあたりは「何を目指しての全合成なのか」という、研究者のヴィジョン次第と言えそうです。

いずれにせよ、「不斉触媒にすり寄った基質デザイン」を考えなくて良いほど一般性ある実用的触媒反応というのは、今後とも開発が望まれるものの一つといえそうですね。

  • 関連文献
[1] (a) Nemoto, T.; Matsumoto, T.; Masuda, T.; Hitomi, T.; Hatano, K.; Hamada, Y. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3690. DOI: 10.1021/ja031792a (b) Nemoto, T.; Masuda, T.; Matsumoto, T.; Hamada, Y. J. Org. Chem. 2005, 70, 7172. DOI: 10.1021/jo050800y

[2] Nemoto, T.; Fukuyama, T.; Yamamoto, E.; Tamura, S.; Fukuda,
T.; Matsumoto, T.; Akimoto, Y.; Hamada, Y. Org. Lett. 2007, 9, 927. DOI: 10.1021/ol0700207

  • 関連リンク

千葉大薬学部・濱田康正研究室

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cosine

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 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。

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