[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

環サイズを選択できるジアミノ化

[スポンサーリンク]

Ir触媒による、二級アミンを用いたアルケニルアミドの分子間/分子内ジアミノ化が報告された。添加剤と溶媒を変更することで、得られるラクタムの環サイズ(γ-もしくはδ-ラクタム)を選択できる。

一方のアミンをアルケンに連結させたジアミノ化

含窒素化合物は、大半の医薬品分子に見られるため、簡便な窒素原子導入法の開発の意義は大きい。そのような手法の中で、アルケンのジアミノ化は、一度に二つの窒素原子の導入ができ、ビシナルジアミンの効率的な合成法として知られる(参照)。しかし、二種類の異なるアミノ基を導入する際、それぞれの反応性および位置選択性の制御をする必要があり、未だ挑戦的な課題である(1)

この課題に対する解決策の一つとして、一方のアミン部位をアルケンに連結し、分子間/分子内ジアミノ化を行った例がいくつか知られる。

Michaelらは、Pd触媒を用い、分子内のアミドとNFSIによるアルケンのジアミノ化を報告し、後年には不斉反応に展開している(図1A)(2)。本手法は初の分子間/分子内ジアミノ化の例であるが、分子間のアミノ化剤はNFSIに限られる。より一般的なアミノ基の導入を可能にした例としては、Wangらの、銅触媒存在下O-ベンゾイルヒドロキシアミンを分子間アミノ化剤に用いる手法が知られる(図1B)(3)。以上の例では5-exo体を与える一方で、Blakeyらは、超原子価ヨウ素とTf2NHを用いて、6-endo体を選択的に得ることに成功している (図1C)(4)

今回、Columbia大学のRovis教授らは、Ir触媒を用いたアルケンの分子間/分子内ジアミノ化を報告したので紹介する(図1D)。分子間アミンとして二級アミンを用いることができる点と、溶媒と添加剤の選択により5-exo体(γ-ラクタム)と6-endo体(δ-ラクタム)の選択性を制御できる点が特筆すべき点である。

図1. アルケンの分子間/分子内ジアミノ化

Regiodivergent Iridium(III)-Catalyzed Diamination of Alkenyl Amides with Secondary Amines: Complementary Access to γ– or δ‐Lactams

Conway, J. H. Jr.; Rovis, T. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 135. DOI: 10.1021/jacs.7b11455

論文著者の紹介

研究者:Tomislav Rovis (URL: https://rovisresearch.wordpress.com)

研究者の経歴:
1990 B.S. University of Toronto, Ontario
1998 Ph.D, University of Toronto, Ontario (Prof. Mark Lautens)
1998 Posdoc, Harvard University, MA (Prof. David A. Evans)
2000 Assistant Professor at Colorado State University, CO
2005 Associate Professor at Colorado State University, CO
2008 Professor at Colorado State University, CO
2016 Professor at Columbia University, NY

研究内容:NHC不斉配位子, Rhを主とする有機金属, 光触媒

論文の概要

著者らは、[Cp*IrCl2]2触媒存在下、アルケニルアミド1と二級アミン2をHFIP溶媒中21度で撹拌することで、分子間/分子内ジアミノ化体としてγ-ラクタム3を得ることに成功した(図2A)。

興味深いことに、KHCO3を添加剤に加え、溶媒をTFE/H2Oに変更することで、exo/endo選択性が切り替わり、δ-ラクタム4が得られることを見出した。前者の反応においては、アミドのβ位がアルキル化された1でも反応は進行し、2としてはN-アルキルアニリン誘導体を用いることができる。一方、後者では幅広い二級アミンが2として適用可能である。また、触媒のCp配位子をより電子不足なもの(本論文参照)に変更することでα位が置換された1でも反応が進行する。

重水素ラベル実験などを行い、本反応の反応機構が考察されている(図2B)。

まず、Ir触媒I1のアルケンとアミドに配位しIIを生じる。ピバル酸の脱離に伴うナイトレノイドIIIの生成と続くアルケンへの転位挿入によりγ-ラクタムIVを形成する。IVに対するアミンの求核攻撃とプロトデメタレーションにより5-exo3が得られる。一方、δ-ラクタムの生成パスでは、IIに対してアミンが求核攻撃し、イリダサイクルVIを経由して6-endo4が得られる。

本論文の鍵となる5-exo/6-endoの選択性は、二つの反応条件におけるアミンの求核性の差異に依存することが示唆されている。すなわち、比較的酸性度の高いHFIPを溶媒として用いた場合、HFIPとアミンとの水素結合により、IIへの求核攻撃が抑制されてIIIを経由するパスが優先する。一方で塩基性条件である2 M KHCO3/TFE中では水素結合能が弱められるためにアミンの求核攻撃が進行してVIを与えると考えられている。

以上、添加剤と溶媒でexo/endo選択性を切り替え可能なアルケンの分子間/分子内ジアミノ化であった。Ir触媒が高価であるものの、温和な条件下で二級アミンを直接導入できる優れた反応である。

図2. A. 基質適用範囲 B. 推定反応機構

参考文献

  1. De Jong, S.; Nosal, D. G.; Wardrop, D. J. Tetrahedron 2012, 68, 4067. DOI: 1016/j.tet.2012.03.036
  2. Sibbald, P. A.; Michael, F. E. Org. Lett. 2009, 11, 1147. DOI: 10.1021/ol9000087 (b) Ingalls, E. L.; Sibbald, P. A.; Kaminsky, W.; Michael, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8854. DOI: 10.1021/ja4043406
  3. Shen, K.; Wang, Q. Chem Sci. 2015, 6, 4279. DOI: 10.1039/c5sc00897b
  4. Kong, A.; Blakey, S. B. Synthesis 2012, 44, 1190. DOI: 1055/s-0031-1290591
山口 研究室

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. 留学せずに英語をマスターできるかやってみた(4年目)
  2. クロスカップリング用Pd触媒 小ネタあれこれ
  3. 有機反応を俯瞰する ーMannich 型縮合反応
  4. [5+1]環化戦略による触媒的置換シクロヘキサン合成
  5. アメリカ大学院留学:実験TAと成績評価の裏側
  6. 信じられない!驚愕の天然物たちー顛末編ー
  7. LSD1阻害をトリガーとした二重機能型抗がん剤の開発
  8. カーボンナノチューブをふりかえる〜Nano Hypeの狭間で

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 比色法の化学(前編)
  2. エーザイ、アルツハイマー治療薬でスウェーデン企業と提携
  3. 有機EL、寿命3万時間 京セラ開発、18年春に量産開始
  4. ベンジジン転位 Benzidine Rearrangement
  5. 「赤チン」~ある水銀化合物の歴史~
  6. 「富士フイルム和光純薬」として新たにスタート
  7. 息に含まれた0.0001%の成分で健康診断
  8. ストレッカーアミノ酸合成 Strecker Amino Acid Synthesis
  9. ノーベル医学生理学賞、米の2氏に
  10. 換気しても、室内の化学物質は出ていかないらしい。だからといって、健康被害はまた別の話!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

位置多様性・脱水素型クロスカップリング

第281回のスポットライトリサーチは、菅原真純 博士にお願いしました。菅原さんは理化学研究所…

エノールエーテルからα-三級ジアルキルエーテルをつくる

α-オキシラジカルを経るエノールエーテルのa位官能基化が開発された。種々のアルキルエノールエーテルと…

アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(2)

前回の記事では、アメリカのPhD取得後の進路について、一般的な進路や就活を始める時期について紹介しま…

【第11回Vシンポ特別企画】講師紹介③:大内 誠 先生

今回の記事では、第11回バーチャルシンポジウム「最先端精密高分子合成」をより楽しむべく講師の一人であ…

第131回―「Nature出版社のテクニカルエディターとして」Laura Croft博士

第131回の海外化学者インタビューはローラ・クロフト博士です。Nature Chemistry誌とN…

【書籍】機器分析ハンドブック2 高分子・分離分析編

2020/10/20に刊行されたばかりのホットな書籍をご紹介します。概要はじめて機器…

アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(1)

PhD留学について、受験や大学院生活についての情報は豊富に手に入るようになってきていますが、卒業後の…

オキシム/ヒドラゾンライゲーション Oxime/Hydrazone Ligation

概要ケトン・アルデヒドは生体分子にまれにしか存在しないため、位置選択的な生体共役反応の標的として…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP