[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。
山口 研究室

最新記事 by 山口 研究室 (全て見る)

関連記事

  1. 【追悼企画】水銀そして甘み、ガンへー合成化学、創薬化学への展開ー…
  2. ワイリー・サイエンスカフェ開設記念クイズ・キャンペーン
  3. 高分子鎖を簡単に垂直に立てる -表面偏析と自己組織化による高分子…
  4. BASFとはどんな会社?-1
  5. インドの化学ってどうよ
  6. 香りの化学2
  7. ChemDrawの使い方【作図編⑤ : 反応機構 (後編)】
  8. アミドをエステルに変化させる触媒

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. アスパルテーム /aspartame
  2. 捏造は研究室の中だけの問題か?
  3. ウォール・チーグラー臭素化 Wohl-Ziegler Bromination
  4. 化学者に役立つWord辞書
  5. シアヌル酸クロリド:2,4,6-Trichloro-1,3,5-triazine
  6. 鋳型合成 Templated Synthesis
  7. ヘキサン (hexane)
  8. コープ脱離 Cope Elimination
  9. 小学2年生が危険物取扱者甲種に合格!
  10. ミズロウ・エヴァンス転位 Mislow-Evans Rearrangement

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

鉄カルベン活性種を用いるsp3 C-Hアルキル化

2017年、イリノイ大学 M. Christina Whiteらは鉄フタロシアニン触媒から生成するメ…

「生合成に基づいた網羅的な天然物全合成」—カリフォルニア大学バークレー校・Sarpong研より

「ケムステ海外研究記」の第19回目は、向井健さんにお願いしました。向井さんはカリフォルニア大…

研究者向けプロフィールサービス徹底比較!

研究者にとって、業績を適切に管理しアピールすることは重要です。以前にも少し触れましたが、科研費の審査…

天然有機化合物の全合成:独創的なものづくりの反応と戦略

概要生物活性天然有機化合物(天然物)は生命の40億年にわたる進化によって選択された高機能分子…

細菌を取り巻く生体ポリマーの意外な化学修飾

地球上に最もたくさんある有機化合物は何でしょう?それは、野菜や果物、紙、Tシャツ、木材、etc…身の…

有機分子触媒ーChemical Times特集より

関東化学が発行する化学情報誌「ケミカルタイムズ」。年4回発行のこの無料雑誌の紹介をしています。…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP