[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

最長のヘリセンをつくった

[スポンサーリンク]

高次ヘリセン

ヘリセンはベンゼン環がオルト位で縮環した多環芳香族炭化水素の一つであり、構成するベンゼン環の数n を用いて[n]ヘリセンのように命名します。ベンゼン環の水素同士の立体障害によりらせん形をとるため、不斉炭素を持たないがキラリティを発現する興味深い分子の1つです。

その構造の美しさとユニークさから多くの化学者が研究の対象としてきましたが、nが大きい高次ヘリセンの合成は困難を極めます。特に、[13]ヘリセンより大きいものはベンゼン環が3 層重なった構造になり、中央のベンゼン環は上下に位置するベンゼン環の圧迫により立体的なひずみを解消しにくくなります (図1) 。これまで、1975 年にMartin らによって合成された[14]ヘリセンが最長のヘリセンであり、この記録は40 年間破られることはありませんでした。[1]

しかし最近、東京大学の藤田教授・山形大学の村瀬准教授らによって未踏の[16]ヘリセンが合成され、ヘリセンの最長記録は更新されました。今回はこの合成法について紹介したいと思います。

“One-Step Synthesis of [16]Helicene”

Mori, K.; Murase, T.; Fujita, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2015. Early View. DOI: 10.1002/anie.201502436

 

2015-05-25_17-42-54

図1 高次ヘリセンとその合成の困難さ

 

鍵となるヘリセン前駆体

ヘリセンやその類縁体の合成にはいくつかの方法が報告されていますが、最もよく用いられている合成法は、(Z)-スチルベン骨格を前駆体として用いた酸化的光環化反応(Oxidative photocyclization)です。

(Z)-スチルベン骨格が前駆体として好まれる理由としては、この骨格が  Wittig  反応によって容易に合成可能であることや、光によって容易に E/Z 異性化が起こるため  E/Z が混在した状態で光環化が行えることが挙げられます。先に述べた  Martin  らによる[14]ヘリセン合成でもこの骨格による酸化的光環化反応が用いられており、彼らは[3] + [6] + [3][4] + [4] + [4]からそれぞれ合成に成功しています(図 2)。

2015-05-25_17-44-12

図2. 酸化的光環化反応と[14]ヘリセンの合成

一方、[6]+[6]を前駆体とした酸化的光環化反応では[13]ヘリセンを合成できないことが最近報告されていました。[3]

そこで筆者らは、反応前駆体として大きな[n]ヘリセンを用いてそれらを繋げるのではなく、小さな芳香環ユニットを複数の電子環状反応で繋げてヘリセンを合成するほうが効率的であると考えました。特に、[1]+[2]の酸化的光環化反応が選択的に[4]ヘリセンを与えることに注目し  (図 3)、筆者らはサブユニットとして[1][2](ベンゼンとナフタレン)のみを用いたヘリセン合成戦略を立てました。

2015-05-25_17-44-25

図3

 

過去の報告から、  [1]+[1]+[1]または[2]+[2]の組み合わせでは[5]ヘリセンではなく、さらに反応が進行したベンゾペリレンが生成すること、[2]+[1]+[2]では環化反応によってアセン型に縮環してしまうことがわかっています。これらを考慮し、筆者らは前駆体が[2]+[1]+[1]+[2]+[1]+[1]+[2]の配列でなくてはならないと考えました(図 4)。

 

2015-05-25_17-44-41

図4

 

この設計指針の妥当性は、前駆体[2]+[1]+[1]+[2]の酸化的光環化反応によって、[9]ヘリセンが従来の方法と同程度の収率で得られたことから確認できます(図 5)。

 

2015-05-25_17-44-54

図5

 

[16]ヘリセンの合成

筆者らはこの合成指針に従い、Wittig 反応によって[16]ヘリセンの前駆体 1 を合成しました  (図 6)。なお末端にある TIPSO(triisopropylsilyl  ether)は反応前駆体の溶解性を向上させるために導入しています。

2015-05-25_17-45-08

図6

 

前駆体 1 に対して 90ºC で Hg ランプを 48 時間照射することで、TIPSO-[16]ヘリセンが収率 7%で得られました。構造は X 線結晶構造解析によって決定され、予想通りのらせん状の 3 層構造であることが確認されました。また、1H  NMR では芳香族領域にある 2 つのプロトンが大きく高磁場にシフトしており(δ=5.51 と5.78;  図 8-A における Hp と Hq)、これらのプロトンは芳香環上に重なっていることが示唆されました。さらに、図 7 のように 3 段階の変換で TIPSO 基を除去し、無置換の[16]ヘリセンを得ることにも成功しています。無置換[16]ヘリセンの X 線結晶構造は得られていないが、1H NMR と MALDI-TOF MS から化合物を同定しています。(図 8)

 

2015-05-25_17-45-40

図8

 

以上のようにベンゼンとナフタレンという炭素芳香族の基本骨格を適切に配置することで、一段階の酸化的光環化反応でこれまで達成されていない高次ヘリセンの合成に成功しました。なお今回の成果は最長ヘリセンの記録更新だけでなく、光環化による高次ヘリセン合成の前駆体設計に新しい方向性を示したといえます。

ただ最後に、ちょっと気になるところが。タイトルのOne step synthesisってどこからOne stepなんでしょう?未踏化合物の合成なので普通に(First) Synthesis of [16]Heliceneの方が良い気がします。

 

参考文献

  1. Martin, R. H.; Baes, M. Tetrahedron 1975, 31, 2135. DOI: 10.1016/0040-4020(75)80208-0
  2. Gingras, M. Chem. Soc. Rev. 2012, 42, 968. DOI: 10.1039/C2CS35154D
  3. Roose, J.; Achermann, S.; Dumele, O.; Diederich, F. Eur. J. Org. Chem. 2013, 2013, 3223. DOI: 10.1002/ejoc.201300407

 

外部リンク

 

bona

投稿者の記事一覧

愛知で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. アルケンのE/Zをわける
  2. Branch選択的不斉アリル位C(Sp3)–Hアルキル化反応
  3. ムギネ酸は土から根に鉄分を運ぶ渡し舟
  4. セミナー「マイクロ波化学プロセスでイノベーションを起こす」
  5. 有機反応を俯瞰する ーエノラートの発生と反応
  6. 積極的に英語の発音を取り入れてみませんか?
  7. 総収率57%! 超効率的なタミフルの全合成
  8. 2012年ノーベル化学賞は誰の手に?

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 環拡大で八員環をバッチリ攻略! pleuromutilinの全合成
  2. MSH試薬 MSH reagent
  3. 山西芳裕 Yoshihiro Yamanishi
  4. 感染制御ー薬剤耐性(AMR)ーChemical Times特集より
  5. ガーナーアルデヒド Garner’s Aldehyde
  6. 第55回「タンパク質を有機化学で操る」中村 浩之 教授
  7. 木材を簡便に透明化させる技術が開発される
  8. ミツバチの活動を抑えるスプレー 高知大発の企業が開発
  9. ツヴァイフェル オレフィン化 Zweifel Olefination
  10. 海外機関に訪問し、英語講演にチャレンジ!~① 基本を学ぼう ~

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2015年5月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

カルボン酸β位のC–Hをベターに臭素化できる配位子さん!

カルボン酸のb位C(sp3)–H結合を直接臭素化できるイソキノリン配位子が開発された。イソキノリンに…

【12月開催】第十四回 マツモトファインケミカル技術セミナー   有機金属化合物 オルガチックスの性状、反応性とその用途

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合物を“オルガチッ…

保護基の使用を最小限に抑えたペプチド伸長反応の開発

第584回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 薬学系研究科 有機合成化学教室(金井研究室)の…

【ナード研究所】新卒採用情報(2025年卒)

NARDでの業務は、「研究すること」。入社から、30代・40代・50代……

書類選考は3分で決まる!面接に進める人、進めない人

人事担当者は面接に進む人、進まない人をどう判断しているのか?転職活動中の方から、…

期待度⭘!サンドイッチ化合物の新顔「シクロセン」

π共役系配位子と金属が交互に配位しながら環を形成したサンドイッチ化合物の合成が達成された。嵩高い置換…

塩基が肝!シクロヘキセンのcis-1,3-カルボホウ素化反応

ニッケル触媒を用いたシクロヘキセンの位置および立体選択的なカルボホウ素化反応が開発された。用いる塩基…

中国へ行ってきました 西安・上海・北京編①

2015年(もう8年前ですね)、中国に講演旅行に行った際に記事を書きました(実は途中で断念し最後まで…

アゾ重合開始剤の特徴と選び方

ラジカル重合はビニルモノマーなどの重合に用いられる方法で、開始反応、成長反応、停止反応を素反応とする…

先端事例から深掘りする、マテリアルズ・インフォマティクスと計算科学の融合

開催日:2023/12/20 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

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

PAGE TOP