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化学者のつぶやき

Z-選択的オレフィンメタセシス

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Catalytic Z-selective olefin cross-metathesis for natural product synthesis
Meek, S. J.; O’Brien, R. V.; Llaveria, J.; Schrock, R. R.; Hoveyda, A. H. Nature 2011, 471, 461. doi:10.1038/nature09957

クロスメタセシスは官能基化アルケンを合成できる優れた方法ですが、既存の触媒系を用いる限りは、E体が主に得られてきます。

メタセシス反応は可逆であり、原系と生成系の間を行ったり来たりしています。メタセシス触媒に対する活性はE-アルケンよりもZ-アルケンのほうが高いため、Z体が生じてもすぐに逆反応が起きてしまいます。こういう理屈でどうしても安定なE体に落ちついてしまう宿命にあるため、Z-選択的なクロスメタセシスは実現困難な変換と考えられていました。

Z_methathesis_4.gif現在でもメタセシス研究を牽引している化学者、Richard Schrock・Amir Hoveyda両名は、このような高難度変換を独自の触媒系で実現することに成功しました。


以前にも「つぶやき」で紹介しましたが、彼らの開発したビスピロリルモリブデン錯体から調製されるメタセシス触媒は、既存の触媒に比べて圧倒的な活性を示します。ドナー性のピロールとアクセプター性のフェノキシドリガンドの共存がその理由にあると考えられています[1]。

著者らは触媒構造のチューニングを行い、冒頭図のような錯体をアルケン-ビニルエーテル間の、Z-選択的クロスメタセシスの最適触媒系としています。金属下半分を完全にブロックしてしまえるような嵩高いBINOL誘導体を用いることがポイントらしく、これにより通常は不利となる「オレフィンの置換基同士がcis位に位置する遷移状態」が有効になってきます。

Z_methathesis_2.gifそのような遷移状態は立体規制が強すぎるため、普通は反応自体が進行しなくなってしまうものです。しかし「金属まわりに立体規制を効かせることができ、それでもなお活性が保たれる」というこの触媒系の独特な性質ゆえに、こういったチューニングが意味あるものになっているようです。驚きですね。

彼らはこの強力な反応を下のような天然物合成にも応用しています。生じてくるエチレンガスを除去できる減圧条件にて反応を行うことで、メタセシスパートナーを2当量にまで減らせるとのこと。
Z_methathesis_3.gif
そもそもの話としてZ-アルケンをつくる方法論自体、たいへん少ない現状です(パッと思いつく定法は、不安定イリドのWittig反応、もしくはアルキン合成→Lindar還元ぐらいでしょうか)。今回の報告は、これまで良い合成法のなかった合成単位を得るための、一つのブレークスルーと位置づけられるでしょう。この報告を端緒に、今後さらに使いやすい条件へと改良されていくことに期待したいです。

 

関連文献

[1] Solans-Monfort, X.; Clot, E.; Coperet, C.; Eisenstein, O. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14015. DOI: 10.1021/ja053528i
[2] Other examples of Z-selective metathesis: (a) Ibrahem, I.; Yu, M.; Schrock, R. R.; Hoveyda, A. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3844. DOI: 10.1021/ja900097n (b) Crowe, W. E.; Goldberg, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5162. DOI: 10.1021/ja00123a023 (c) Hansen, E. C.; Lee, D. Org. Lett. 2004, 6, 2035. DOI: 10.1021/ol049378i

 

関連書籍

 

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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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