[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

内部アルケンのアリル位の選択的官能基化反応

[スポンサーリンク]

不活性な内部アルケンに対する触媒的ヘテロ-エン反応を鍵としたアリル位のエナンチオ選択的、位置選択的かつE/Z選択的な酸化反応が報告された。

アリル位の立体選択的官能基化

不飽和炭化水素化合物の立体選択的アリル位官能基化は、直截的なキラルビルディングブロック構築法であり医薬品や天然物などの効率的な合成法となりうる。

近年、金属触媒を用いたエナンチオ選択的アリル位C–H酸化反応の開発が進んでいる(1)。しかし、これらは環状アルケンか末端アルケンのアリル位がほとんどであり、内部アルケンに対するアリル位の選択的官能基化は困難な課題として残っていた。

内部アルケンではアリル位が2つ存在するため、立体選択性に加え、位置選択性を制御する必要がある。さらに、得られる化合物が内部アルケンの場合はE/Z選択性も考慮する必要があるため原理的に合計8種類の異性体が生成し、高度な選択性制御が求められる(図1A, 1B)。

一方、(ヘテロ-)エン反応は官能基化されたアリル化合物の合成法として知られる。テキサス大学サウスウエスタンメディカルセンターのTambar准教授らは、エノファイルとしてN=S=O化合物3に着目し、キラルSbCl5/BINOL4触媒を用いて種々の内部アルケンのエナンチオ、位置、E/Z選択的なヘテロ–エン反応を開発しキラルなスルフィンアミド5の合成に成功した(図1C)。

これまで、不斉補助基をもつN=S=O化合物を用いた立体選択的なヘテロ-エン反応は知られているものの[3]、触媒的に達成したのは今回が初めてである。なお、5は立体選択的または特異的に様々な化合物へと誘導できるため、内部アルケンから多様なキラル骨格を効率的に構築する新手法となりうる。

図1.アリル位の立体選択的官能基化

“Catalytic allylic oxidation of internal alkenes to a multifunctional chiral building block”
Bayeh, L.; Le, P. Q.; Tambar, U. K. Nature 2017, 546, 196.
DOI: 10.1038/nature22805

論文著者の紹介

研究者:Uttam K. Tambar

研究者の経歴:
2000 B.A., Harvard University (Prof. Cynthia M. Friend and Prof. Stuart L. Schreiber)
2006 Ph.D., California Institute of Technology (Prof. Brian M. Stoltz)
2006-2009 Posdoc, Columbia University (Prof. James L. Leighton)
2009-2014 Assistant Professor, The University of Texas Southwestern Medical Center
2014- Associate Professor, The University of Texas Southwestern Medical Center

研究内容:新奇反応の開発、天然生物活性物質の全合成、創薬化学

論文の概要

Tamberらは内部cis-アルケンに対しSbCl5/4触媒存在下、TFAおよび3を用いることでエナンチオ選択的、位置選択的かつE選択的にヘテロ-エン反応が進行することを見出した。

本反応は高い反応性を有する官能基をもつアルケンに対しても良好な収率、選択性で進行する(図2A)。遠隔位に電子求引基をもつ非対称アルケンでは、求引基に近い位置にスルフィンアミド基をもつアルケン(5d, 5e, 5f, 5g)が生成する。しかし、電子求引基が隣接する場合ではアルケンのπ求核性の低下により反応は進行しない(5h, 5i, 5j)。

種々の対照実験を通じて反応機構に関する知見を得ることで、各種選択性の発現機構が考察されている(図2B)。

エナンチオ選択性に関しては、不斉触媒SbCl5/BINOL4のもつBrønsted酸性が鍵であり、3と水素結合を介した閉じた遷移状態TS-Aを経由して反応が進行するためだと結論付けられている。また、非対称アルケンに対する位置選択性、および生成物のE/Z選択性は、反応の六員環遷移状態の立体配座から推測できる(図2C)。TS-Aの六員環遷移状態で、立体反発が最小となるような立体配座で反応が進行する。

このため、非対称内部アルケンのアリル位の位置選択性については、2級>3級>1級炭素の順で優先して反応する (図2C)。また、図2Cの遷移状態における右奥の炭素がequatorialになるように反応が進行するため、E体が優先して生成する。

以上のように、触媒的ヘテロ-エン反応により高立体選択的なアリル位置換化合物の合成法が開発された。今後の展望として、3置換アルケンを含むさらなる基質一般性の獲得に期待したい。

図2. (A)基質適用範囲 (B)推定遷移状態 (C)位置選択性の発現機構

参考文献

  1. (a) Covell, D. J.; White, M. C. Angew, Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6448. DOI: 10.1002/anie.200802106 (b) Davies, H. M. L.; Manning, J. R. Nature 2008, 415, 417. DOI: 10.1038/nature06485
  2. (a) Sharpless, K. B.; Lauer, R. F. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 7154. DOI: 10.1021/ja00775a050 (b) Hori, T.; Singer, S. P.; Sharpless, K. B. J. Org. Chem. 1978, 43, 1456. DOI: 10.1021/jo00401a035
  3. Whitesell, J. K.; Carpenter, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 109, 2839. DOI: 10.1021/ja00243a055

山口 研究室

投稿者の記事一覧

早稲田大学山口研究室の抄録会からピックアップした研究紹介記事。

関連記事

  1. 原油生産の切り札!? 国内原油生産の今昔物語
  2. 抗リーシュマニア活性を有するセスキテルペンShagene Aおよ…
  3. Dihydropyridazinone環構造を有する初の天然物 …
  4. 有機合成プロセスにおけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用
  5. JCRファーマとはどんな会社?
  6. 創発型研究のススメー日本化学会「化学と工業:論説」より
  7. 分子振動と協奏する超高速励起子分裂現象の解明
  8. 人工タンパク質ナノブロックにより自己組織化ナノ構造を創る

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. メカニカルスターラー
  2. REACH規則の最新動向と対応方法【終了】
  3. コッホ・ハーフ Koch-Haaf反応
  4. ジョナス・ピータース Jonas C. Peters
  5. 日本プロセス化学会2005サマーシンポジウム
  6. 水溶性ニッケル塩を利用したグリーンな銅ナノ粒子合成法の開発
  7. 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会(M&BE) 新分野開拓研究会2023 「電子とイオンの織りなすサイエンス: 材料・デバイス・センシング」
  8. 三井化学が進める異業種との協業
  9. 骨粗しょう症治療薬、乳がん予防効果も・米国立がん研究所
  10. 九大発、化学アウトリーチのクラウドファンディング「光化学の面白さを中高生と共有したい!化学の未来をピカリと照らす!」

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年9月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

注目情報

最新記事

マテリアルズ・インフォマティクスにおける回帰手法の基礎

開催日:2024/03/06 申込みはこちら■開催概要マテリアルズ・インフォマティクスを…

フッ素の特性が織りなす分子変換・材料化学(CSJカレントレビュー:47)

(さらに…)…

日本薬学会第144回年会「有機合成化学の若い力」を開催します!

卒業論文などは落ち着いた所が多いでしょうか。入試シーズンも終盤に差し掛かり、残すところは春休…

ホウ酸団子のはなし

Tshozoです。暇を見つけては相変わらず毎日ツイッターでネタ探しをしているのですが、その中で下…

活性酸素を効率よく安定に生成できる分子光触媒 〜ポルフィリンと分子状タングステン酸化物を複合化〜

第596回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院工学系研究科(山口研究室)修士課程 2年の山口…

Utilization of Spectral Data for Materials Informatics ー Feature Extraction and Analysis ー(スペクトルデータのマテリアルズ・インフォマティクスへの活用 ー 特徴量抽出と解析 ー)

開催日2024年2月28日:申込みはこちら■Background of this seminar…

電解液中のイオンが電気化学反応の選択性を決定する

第595回のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) 若手国際研究センター(ICYS…

第10回 野依フォーラム若手育成塾

野依フォーラム若手育成塾について野依フォーラム若手育成塾では、国際企業に通用するリーダー…

【書評】スキルアップ有機化学 しっかり身につく基礎の基礎

東京化学同人より 2024 年 2 月 16 日に刊行された、「スキルアップ有機…

“逆転の発想”で世界最高のプロトン伝導度を示す新物質を発見

第594回のスポットライトリサーチは、東京工業大学 理学院 化学系 八島研究室の齊藤 馨(さいとう …

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