[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

触媒のチカラで拓く位置選択的シクロプロパン合成

[スポンサーリンク]

嵩高いコバルト錯体を触媒として用いた位置選択的Simmons–Smith型モノシクロプロパン化反応が報告された。還元剤として用いる亜鉛が触媒と相互作用することにより反応が効率的に進行する。

Simmons–Smithシクロプロパン合成

シクロプロパンは、合成品や天然物の生物活性物質において数多く見られる骨格である。これらシクロプロパン合成で最も使用される手法の一つが、アルケンのシクロプロパン化反応である。

アルケンからシクロプロパンへの変換反応は形式的なメチレンの付加反応と見なすことができ、カルベンや金属カルベノイド種を用いる手法が一般的である。

Simmons–Smithシクロプロパン化は、亜鉛およびヨウ化メチレンから生成する亜鉛カルベノイドが容易に調製可能かつ安定であることから最も利用されている手法である。立体特異的に進行するため、生成物の立体化学の予測・制御が可能であることも本手法の利点である。金属亜鉛を用いるSmithらの初期条件から研究が重ねられ、簡便かつ定量性に優れるEt2Znを用いる手法をはじめ、トリフルオロ酢酸やリン酸を加える反応条件などいくつかの改良法が報告されてきた(図1A)[1]。しかしながら、複数のアルケンをもつ化合物に対する位置選択性では課題が残る。アリルアルコール類など配向基を用いて制御した例[2]はあるものの、類似の電子的性質のアルケンを複数もつ化合物に対して位置選択的にモノシクロプロパン化を達成した例はこれまで報告がない。

今回、Purdue大学のUyeda助教授らは、ピリジン-ジイミン(PDI)とコバルトにより形成される錯体[i-PrPDI]CoBr2触媒[3]と臭化メチレンおよび金属亜鉛をシクロプロパン化剤として用いることで位置選択的なモノシクロプロパン化反応の開発に成功したので紹介する(図1B)。配位子の嵩高さを利用することで立体障害の小さいアルケン部位で選択的に反応が進行する。

図1. (A) Simmons–Smith型シクロプロパン合成 (B) シクロプロパン化の位置選択性

“Regioselective Simmons–Smith-type cyclopropanations of polyalkenes enabled by transition metal catalysis”

Werth J.; Uyeda, C. Chem. Sci. 2018. Advance Article DOI: 10.1039/c7sc04861k

論文著者の紹介

研究者:Chrispher Uyeda
2005 B.S., Columbia University (Prof. R. Breslow)
2011 Ph.D., Harvard University (Prof. E. N. Jacobsen)
2011-2013 Posdoc, California Institute of Technology (Prof. J. C. Peters)
2014- Purdue University, Assistant Professor
研究内容:金属–金属結合を活用した触媒的有機合成

論文の概要

著者らは、以前独自に設計したニッケル二核錯体 [[i-PrNDI]Ni2(C6H6) (NDI: ナフチリジン-ジイミン) を触媒とすることで、塩化メチレンと金属亜鉛を用いるアルケンのSimmons–Smith型シクロプロパン化が効率的に進行することを報告している[4]

本論文では単核錯体である[i-PrPDI]CoBr2触媒存在下、アルケン1に対して臭化メチレンおよび亜鉛をTHF溶媒中22 °Cで反応させることで位置選択的にモノシクロプロパン化が進行し2を得ることに成功した(図2A)。本反応は立体障害の影響が少ないアルケンに対して選択的にシクロプロパン化が進行する。水酸基(2e)やエーテル(2f)などの配向性官能基や、a,b-不飽和カルボニル(2i)やボロン酸エステル(2j)をもつ基質でも、それらの影響を受けることなく位置選択性が発現する。また、1,3-ジエンに対しても末端部位でのみ選択的に反応が進行する。

ラジカルクロック実験などから、本反応は[2+1]の協奏的機構で進行していることが示唆されている。また、亜鉛は還元剤として作用するだけではなくコバルト錯体と相互作用しながらCo/Zn錯体を形成し、カルベノイド中間体の反応性を向上させていることが化学量論量実験および単結晶X線結晶構造解析の結果から推察されている(図2B)。

三置換/四置換アルケンに本反応が適用できないことは課題として残るものの、複数のアルケンを有する基質に対する位置選択的モノシクロプロパン化反応が達成された。今後、創薬化学等の分野への寄与が期待される。

図2. (A) 基質適用範囲 (B) 推定Co/Zn活性種

参考文献

  1. (a) Simmons, H. E.; Smith, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 5323. DOI: 10.1021/ja01552a080 (b) Furukawa, J.; Kawabata, N.; Nishimura, J. Tetrahedron Lett. 1966, 28, 3353. DOI: 10.1016/S0040-4039(01)82791-X (c) Yang, Z.; Lorenz, J. C.; Shi, Y. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8621. DOI: 10.1016/S0040-4039(98)01954-6 (d) Voituriez, A.; Zimmer, L. E.; Charette, A. B. J. Org. Chem. 2010, 75, 1244. DOI: 10.1021/jo902618e
  2. Reviews for stereoselective cyclopropanations, see: (a) Hoveyda, A. H.; Evans, D. A.; Fu, G. C. Chem, Rev. 1993, 93, 1307. DOI: 10.1021/cr00020a002 (b) Lebel, H.; Marcoux, J. F..; Molinaro, C.; Charette, A. B. Chem. Rev. 2003, 103, 977. DOI: 10.1021/cr010007e
  3. Small, B. L.; Brookhart, M.; Bennett, A. M. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4049. DOI: 10.1021/ja9802100
  4. Zhou, Y-. Y.; Uyeda, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 3171. DOI: 10.1002/anie.201511271
Avatar photo

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. エクソソーム学術セミナー 主催:同仁化学研究所
  2. 国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟でのColloidal …
  3. 有機ルイス酸触媒で不斉向山–マイケル反応
  4. iPhoneやiPadで化学!「デジタル化学辞典」
  5. ちっちゃい異性を好む不思議な生物の愛を仲立ちするフェロモン
  6. 光化学スモッグ注意報が発令されました
  7. 第六回ケムステVシンポ「高機能性金属錯体が拓く触媒科学」
  8. 有機合成化学協会誌2025年6月号:カルボラン触媒・水中有機反応…

注目情報

ピックアップ記事

  1. なぜあなたは論文が書けないのか
  2. 2022 CAS Future Leaders プログラム参加者募集
  3. (S,S)-(-)-2,2′-イソプロピリデンビス(4-tert-ブチル-2-オキサゾリン):(S,S)-(-)-2,2′-Isopropylidenebis(4-tert-butyl-2-oxazoline)
  4. ホットキーでクールにChemDrawを使いこなそう!
  5. 原子一個の電気陰性度を測った! ―化学結合の本質に迫る―
  6. 外部の大学院に進学するメリット3選
  7. 分子機械を組み合わせてアメーバ型分子ロボットを作製
  8. エルゼビアからケムステ読者に特別特典!
  9. フタロシアニン鉄(II) : Phthalocyanine Iron(II)
  10. こんなサービスが欲しかった! 「Chemistry Reference Resolver」

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年2月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728  

注目情報

最新記事

\課題に対してマイクロ波を試してみたい方へ/オンライン個別相談会

プロセスの脱炭素化及び効率化のキーテクノロジーである”マイクロ波”について、今回は、適用を検討してみ…

四国化成ってどんな会社?

私たち四国化成ホールディングス株式会社は、企業理念「独創力」を掲げ、「有機合成技術」…

世界の技術進歩を支える四国化成の「独創力」

「独創力」を体現する四国化成の研究開発四国化成の開発部隊は、長年蓄積してきた有機…

第77回「無機材料の何刀流!?」町田 慎悟

第77回目の研究者インタビューは、第59回ケムステVシンポ「無機ポーラス材料が織りなす未来型機能デザ…

伊與木 健太 Kenta IYOKI

伊與木健太(いよき けんた,)は、日本の化学者。東京大学大学院新領域創成科学研究科准教授。第59回ケ…

井野川 人姿 Hitoshi INOKAWA

井野川 人姿(いのかわひとし)は、日本の化学者。崇城大学工学部ナノサイエンス学科准教授。第59回ケム…

開発者に聞く!試薬の使い方セミナー2026 主催: 同仁化学研究所

この度、同仁化学研究所主催のオンラインセミナー(参加無料)を開催いたします。注目されるライフ…

町田 慎悟 Shingo MACHIDA

町田 慎悟(まちだ しんご, 1990年 06月 )は、日本の化学者。2026年1月現在、ファインセ…

ガリウムGa(I)/Ga(III)レドックス反応を経る化学変換 ―13族典型元素を基盤とする新規触媒設計への道を拓く―

第690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(鳶巣研究室)博士後期課程2年の向井虹…

持てるキャリアを生かせるUターン転職を その難題をクリアしたLHHのマッチング力

両親が暮らす故郷に戻り、家族一緒に暮らしたい――そんなUターンの希望を持つ方にとって大きな懸念となる…

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