[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

−(マイナス)と協力して+(プラス)を強くする触媒

水素結合によりアニオンを捕捉することで、対カチオンは活性化され高いルイス酸性をもつ。そのルイス酸によって不活性な求電子剤をも活性化させる手法が報告された。

キラルな水素結合供与性分子触媒

エナンチオ選択的な化合物の合成手法としてキラルなイオン対分子触媒(図1A)を用いる方法がある。

しかし、イオン対と基質との相互作用は弱く、実際の反応に適用するには障壁があった。それを克服した例の1つに優れたアニオン識別能をもつ(チオ)尿素を用いた”anion-binding”型のイオン対触媒がある[1]。”anion-binding”型のイオン対触媒は3つの形式に大別できる(図1B)。

本論文の著者であるハーバード大学のJacobsenらは 1998年に、チオ尿素の水素結合によってStrecker反応が高エナンチオ選択的に触媒されることを報告した[2]。これが最初の不斉”anion-binding”型イオン対触媒反応であり、”direct activation”の例でもある。

同じくJacobsenらは2004年, 2009年にPictet–Spengler反応において、それぞれ”anion abstraction”型[3]、”Brønsted acid co-catalysis”型[4]の反応を報告した。しかし、これらの方法では高い求電子性をもつ基質でないと反応に適用することができなかった。

そこで今回、Jacobsenらはスクアラミド誘導体を用いてケイ素トリフラートのアニオンを捕捉することで、ケイ素のルイス酸性を高める触媒戦略を開発したので紹介する(図1C)。

図1.(A) キラルなイオン対触媒の分類 (B) Anion-binding型イオン対触媒の分類 (C) 本論文の触媒設計コンセプト

 

“Lewis acid enhancement by hydrogen-bond donors for asymmetric catalysis”

Banik, S. M.; Levina, A.; Hyde, A. M.; Jacobsen, E. N. Science2017, 358, 761.

DOI: 10.1126/science.aao5894

論文著者の紹介

研究者:Eric N. Jacobsen

研究者の経歴:

1978-1982 B.S., New York University (Prof. Yorke E. Rhodes)
1982-1986 Ph.D., University of California, Berkeley (Prof. Robert G. Bergman)
1986-1988 Posdoc, Massachusetts Institute of Technology (Prof. K. Barry Sharpless)
1988-1991 Assistant Professor, University of Illinois at Urbana-Champaign
1991-1993 Associate Professor, University of Illinois at Urbana-Champaign
1993- Professor, Harvard University

研究内容: 新規不斉触媒反応の開発と応用

論文の概要

著者らは、ケイ素トリフラートにスクアラミド誘導体1を作用させることで高活性なルイス酸が得られると考えた。

その概念を検証するべく、既知の向山アルドール反応を用いて反応進行の確認・条件検討を行い最適の触媒1を見出した(本文Fig. 1B)。スクアラミドはチオ尿素よりも効果的にアニオンと水素結合を形成する[5]

さらに、シリルエノールエーテル2とフラン3との[4+3]付加環化反応(図2A)に対し触媒1を用いた。この反応において速度論的考察、赤外分光測定、DFT 計算を行うことで反応機構(図2B)を推定した。ケイ素トリフラート(R3SiOTf)はそれ単体では高いルイス酸性を示さないが、1の存在下では高いルイス酸性を示す。このR3SiOTfと1が協働することで、不活性な2をオキシアリルカチオン中間体に変換し、フランとの[4+3]付加環化反応を進行させる。

図2. (A) [4+3]付加環化反応 (B) 推定反応機構

以上、ケイ素トリフラートとスクアラミド誘導体を組み合わせることにより活性の高いルイス酸を生成し、反応に適用する新たなアプローチを取り上げた。不活性な求電子剤への適用・優れたエナンチオ選択性の発現といった利点によって様々な反応に適用されていくことを望む。

参考文献

  1. Brak, K.; Jacobsen, E. N.  Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 534. DOI: 10.1002/anie.201205449
  2. Sigman, M. S.; Jacobsen, E. N. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4901. DOI: 10.1021/ja980139y
  3. Taylor, M. S.; Jacobsen, E. N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10558. DOI: 10.1021/ja046259p
  4. Klausen, R. S.; Jacobsen E. N. Org, Lett. 2009, 11, 887. DOI: 10.1021/ol802887h
  5. (a) Jakab, G.; Tancon, C.; Zhang, Z.; Lippert, K. M.; Schreiner, P. R. Org. Lett. 2012, 14, 1724. DOI: 10.1021/ol300307c (b) Ni, X.; Li, X.; Wang, Z.; Cheng, J.-P. Org. Lett. 2014, 16, 1786. DOI: 10.1021/ol5005017
The following two tabs change content below.
山口 研究室
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. 電子デバイス製造技術 ーChemical Times特集より
  2. 結晶構造に基づいた酵素機能の解明ーロバスタチン生合成に関わる還元…
  3. 死刑囚によるVXガスに関する論文が掲載される
  4. メリークリスマス☆
  5. 研究者へのインタビュー
  6. 有機合成化学協会の公式ページがリニューアル!!
  7. 進撃のタイプウェル
  8. ホウ素は求電子剤?求核剤?

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Comprehensive Organic Transformations: A Guide to Functional Group Preparations
  2. 衣笠反応 Kinugasa Reaction
  3. 【速報】2010年ノーベル化学賞決定!『クロスカップリング反応』に!!
  4. 有機化学者のラブコメ&ミステリー!?:「ラブ・ケミストリー」
  5. アステラス製薬、抗うつ剤の社会不安障害での効能・効果取得
  6. ネニチェスク インドール合成 Nenitzescu Indole Synthesis
  7. 2012年10大化学ニュース【前編】
  8. sp3炭素のクロスカップリング反応の機構解明研究
  9. Micro Flow Reactor ~革新反応器の世界~ (入門編)
  10. ニトロキシルラジカル酸化触媒 Nitroxylradical Oxidation Catalyst

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

宮沢賢治の元素図鑑

概要本書は宮沢賢治の作品に登場する元素を取り上げ、作品を入り口として各元素について解説した書…

電子豊富芳香環に対する触媒的芳香族求核置換反応

2017年、ノースカロライナ大学チャペルヒル校・David Nicewiczらは、可視光レドックス触…

毛染めでのアレルギー大幅低減へ ~日華化学がヘアカラー用染料開発~

日華化学(本社福井県福井市、江守康昌社長)は、髪へのダメージや頭皮への刺激がなく、アレルギーのリスク…

スナップタグ SNAP-tag

スナップタグ(SNAP-tag)は、特定のタンパク質だけを化学標識したいときに、目印として融合発現さ…

フラッシュ自動精製装置に新たな対抗馬!?: Reveleris(リベラリス)

シリカゲルクロマトグラフィーを機械にやっていただき時間や場所、溶媒などを削減できるフラッシュ自動精製…

“結び目”をストッパーに使ったロタキサンの形成

分子ノットの嵩高さを利用した新規ロタキサンを合成した。末端に分子ノットをストッパーとして形成すること…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP