[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ルテニウム触媒によるC-C結合活性化を介した水素移動付加環化型カップリング

[スポンサーリンク]

2017年、テキサス大学オースティン校・Micharl J. Krischeらは、Ru(0)触媒によるベンゾブテノンとジオールの水素移動型付加環化反応の開発に成功した。位置・立体選択的に進行する本反応は、type II ポリケタイドの収束的合成の効率化に寄与できると考えられる。

“Ruthenium-catalyzed insertion of adjacent diol carbon atoms into C-C bonds:Entry to type II polyketides”
Bender, M.; Turnbull, B. W. H.; Ambler, B. R.; Krische, M. J.* Science 2017, 357, 779-781. DOI: 10.1126/science.aao0453


先行研究と比較して優れている点

歪みを持つ炭素環に対するC-C結合活性化反応の研究は古くから行われており、また生じたメタラサイクルとπ結合との反応は、Pt やNi、Rh、Ru を用いた反応などが知られる。これらが有機合成分野を開拓してきた一方、飽和C-H 結合がσ(C-C)結合に挿入する反応は前例がない。
今回の報告では、水素移動型C-Cカップリング概念[1] を用いることでそのような反応形式を達成している。また得られる橋頭位ジオールを持つ縮環化合物は、type IIポリケタイド合成における有用なビルディングブロックになることが期待できる。

技術や手法の肝

Krischeのグループでは、Ru3(CO)12 触媒によるα-ヒドロキシエステルや1,2-ジオールの酸化がオレフィンやアルキンを水素アクセプターとすることで促進され、[4+2]形式の環化反応など、様々な形式の反応を進行させることを見出していた[2]。例えば下図の反応[2b]では、ジオールがRu(0)により酸化されジオンとなり、その後オキサルテナサイクルを形成し、ジエンーカルボニルの酸化的カップリングが進行している。

この系を基盤に、基質としてベンゾシクロブテノンを用いた反応を行なっている。この場合には、ルテニウムがC-C結合活性化を介しながら同様のカップリングを進行させ、6 員環形成反応を進行させる。

主張の有効性の検証

①反応条件の最適化

下記の基質およびトルエン溶媒を用いて初期検討を行い、Ru3(CO)12 (2 mol%), dppp (6 mol%)存在下110 °C で24 h反応させたところ所望の環化体が22%収率で得られた。ジオール部の立体配置はsyn体のみが得られる。最適化の結果、キシレン溶媒中で150 °C にて24h 反応させることで88%収率まで向上した。

②基質一般性の検討

ベンゾシクロブテノン基質側は、アルコキシ基やハロゲンを持つものに限られるものの、ハロゲン化体からはカップリング反応により様々な基質の合成に応用することが期待できる。
ジオール基質側に関しては、5 ~7 員環の飽和炭素環や、隣接位にgem-ジメチル基を持つものでも反応が進行した。さらにα位に不斉炭素をもつ基質についても不斉が損なわれることなく反応が進行し、いずれの基質においても位置・立体選択的に反応が進行した。


③反応機構の考察

通常条件では、シクロブテノン原料の開環した(2-methoxy-6-methylphenyl)methanolが合わせて得られており、2当量の水素を受け取ってジオールを酸化していることが示唆される。一方でケトールを原料として用いたときはredox-neutral系となるため、ベンゾシクロブテノンに対しケトールは1当量で反応が進行する。ジケトンを原料として用いたときは還元剤としてiPrOH を加えることで反応が進行する[3]。

推定反応機構は、以下のとおりである。まず、原料同士が反応することで、ジケトン基質が生じる。ベンゾシクロブテノンの歪C-C結合がルテニウムに酸化的付加し、ルテナインダノンを形成する。その後、ジケトンへの連続付加によりジオキサルテナサイクルを得る。その後、原料によって水素が供給され、ルテニウムヒドリドからの還元的脱離により目的物が生成するとともに、Ru(0)が再生する。

④不斉反応への展開性

上記のスタンダードな基質組み合わせで(CF3CO2)2Ru(CO)(PPh3)2・MeOH錯体と不斉配位子(R)-SEGPHOS共存下に反応を行ったところ、51%eeで光学活性な目的物が得られた。現状この一例だけに報告は限定されている。

次に読むべき論文は?

  • Ru を用いたC-C結合活性化、引き続くエナンチオ選択的反応の論文。開拓度が低く、先例自体あまりなさそうだが。

参考文献

  1. Ketcham, J. M.; Shin, I.; Montgomery, T. P.; Krishe, M. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9142. DOI: 10.1002/anie.201403873
  2. For example: (a) Leung, J. C.; Geary, L. M.; Chen, T.-Y.; Zbieg, J. R.; Krische, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15700. DOI: 10.1021/ja3075049 (b) Geary, L. M.; Glasspoole, B. W.; Kim, M. M.; Krische, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3796. DOI: 10.1021/ja400691t
  3. Johnson, T. C.; Totty, W. G.; Wills, M. Org. Lett. 2012, 14, 5230. DOI: 10.1021/ol302354z

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
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. 100年前のノーベル化学賞ーリヒャルト・ヴィルシュテッター
  2. 有機合成化学協会誌2019年12月号:サルコフィトノライド・アミ…
  3. 大学院生のつぶやき:研究助成の採択率を考える
  4. 被引用回数の多い科学論文top100
  5. フラッシュ精製装置「バイオタージSelect」を試してみた
  6. リアル『ドライ・ライト』? ナノチューブを用いた新しい蓄熱分子の…
  7. 化学反応のクックパッド!? MethodsNow
  8. 【速報】2010年ノーベル化学賞決定!『クロスカップリング反応』…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 【インドCLIP】製薬3社 抗エイズ薬後発品で米から認可
  2. アスピリンの合成実験 〜はじめての化学合成〜
  3. 300分の1を狙い撃つ~カチオン性ロジウム触媒による高選択的[2+2+2]付加環化反応の開発
  4. Practical Functional Group Synthesis
  5. 農薬メーカの事業動向・戦略について調査結果を発表
  6. ハンチュ ジヒドロピリジン合成  Hantzsch Dihydropyridine Synthesis
  7. 理研:23日に一般公開、「実験ジャー」も登場--和光 /埼玉
  8. 食中毒と衛生管理の重要性ーChemical Times特集より
  9. リアル『ドライ・ライト』? ナノチューブを用いた新しい蓄熱分子の設計-後編
  10. π⊥ back bonding; 逆供与でπ結合が強くなる?!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年3月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

注目情報

最新記事

「mihub」を活用したマテリアルズインフォマティクスの実践 -実験条件の最適化を促すための活用ケース-

開催日:2022/07/13 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

【7/28開催】第3回TCIオンラインセミナー 「動物透明化試薬ウェビナー CUBICの基礎と実例」

第3回TCIオンラインセミナーを開催いたします。現在、動物透明化技術は注目の手技です。本セミ…

金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆

アルカリ金属と1-アダマンタノール (HOAd1)の混合により、平面三角形構造かつ未還元のヒドロキシ…

理工系のAI英作文術

概要英語が苦手な人でもAI自動翻訳を使えば、短時間で英語が得意な人に匹敵する英文が書…

Ni(0)/SPoxIm錯体を利用した室温におけるCOの可逆的化学吸着反応

第395回のスポットライトリサーチは、大阪大学大学院 工学研究科 (生越研究室)・山内泰宏さんにお願…

第27回ケムステVシンポ『有機光反応の化学』を開催します!

7月に入り、いよいよ日差しが強まって夏本格化という時期になりました。光のエネルギーを肌で感じられます…

国内最大級の研究者向けDeepTech Company Creation Program「BRAVE FRONTIER」 2022年度の受付開始 (7/15 〆切)

Beyond Next Ventures株式会社(本社:東京都中央区、代表取締役社⻑:伊藤毅、以下「…

イミンアニオン型Smiles転位によるオルトヒドロキシフェニルケチミン合成法の開発

第394回のスポットライトリサーチは、東京農工大学 大学院工学府 応用化学専攻 森研究室の神野 峻輝…

マテリアルズ・インフォマティクスで用いられる統計[超入門]-研究者が0から始めるデータの見方・考え方-

開催日:2022/07/06 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~

第393回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学院 材料科学専攻 マテリアル設計講座 先…

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