[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
cosine

cosine

投稿者の記事一覧

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。

関連記事

  1. ケムステイブニングミキサー2016へ参加しよう!
  2. 光C-Hザンチル化を起点とするLate-Stage変換法
  3. アンモニアの安全性あれこれ
  4. エステルからエーテルをつくる脱一酸化炭素金属触媒
  5. 「化学と工業」読み放題になったの知ってますか?+特別キャンペーン…
  6. 化学実験系YouTuber
  7. タンパク質立体構造をPDBjViewerで表示しよう
  8. 知られざる有機合成のレアテク集

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ビニル位炭素-水素結合への形式的分子内カルベン挿入
  2. 第45回―「ナノ材料の設計と合成、デバイスの医療応用」Younan Xia教授
  3. 化学英語論文/レポート執筆に役立つPCツール・決定版
  4. クレイグ・クルーズ Craig M. Crews
  5. 温故知新ケミストリー:シクロプロペニルカチオンを活用した有機合成
  6. 2019年ケムステ人気記事ランキング
  7. 危険物に関する法令:指定数量の覚え方
  8. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり : ③「ポスト・イット アドバンス2」
  9. 第69回―「炭素蒸気に存在する化学種の研究」Harold Kroto教授
  10. 野副鉄男 Tetsuo Nozoe

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
« 4月   6月 »
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

注目情報

注目情報

最新記事

元素記号に例えるなら何タイプ? 高校生向け「起業家タイプ診断」

今回は化学の本質とは少し離れますが、元素をモチーフにしたあるコンテンツをご紹介します。実験の合間…

多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性

第346回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院総合文化研究科(和田・神保研究…

10手で陥落!(+)-pepluanol Aの全合成

高度な縮環構造をもつ複雑天然物ペプラノールAの全合成が、わずか10工程で達成された。Diels–Al…

吉野彰氏が2021年10月度「私の履歴書」を連載。

今年の10月はノーベル化学賞が有機化学分野から出て、物理学賞を真鍋淑郎先生が受賞して、非常に盛り上が…

ガラス工房にお邪魔してみたー匠の技から試験管制作体験までー

実験器具を試して見たシリーズ第10弾! ついにシリーズ10回目を迎えました。今回は特別編です…

ダイセルよりサステナブルな素材に関する開発成果と包括的連携が発表される

株式会社ダイセルは、環境にやさしい酢酸セルロースを当社独自の技術で加工した真球状微粒子を開発し、20…

市販の化合物からナノグラフェンライブラリを構築 〜新反応によりナノグラフェンの多様性指向型合成が可能に〜

第345回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院 理論化学研究室(前田・高橋研究室)…

PCに眠る未採択申請書を活用して、外部資金を狙う新たな手法

みなさんは毎年何本の研究申請書を書きますか?そして、残念ながら日の目を見ずに、アイデアのままパソコン…

フラーレン〜ケージを拡張、時々、内包〜

トリアジン誘導体とN-フェニルマレイミドを用いた、フラーレンのケージを拡張する新規手法が開発された。…

エキノコックスにかかわる化学物質について

Tshozoです。40年以上前、手塚治虫氏の作品「ブラック・ジャック」でこういう話が載ってい…

Chem-Station Twitter

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