[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

[5+1]環化戦略による触媒的置換シクロヘキサン合成

[スポンサーリンク]

置換シクロヘキサンの新たな立体選択的合成法が報告された。頻出の構造であるシクロヘキサン合成の新戦略として利用できる。

置換シクロヘキサン合成法

シクロヘキサン環は、天然物をはじめとした多くの分子に含まれる一般的な構造である。置換シクロヘキサン環合成法は、それぞれのユニットとなる炭素数の組み合わせを用いて、[6+0][5+1][4+2][3+3]4種類に分類できる(1A)。具体的には、[6+0][4+2]としてそれぞれ芳香環の水素化[1]Diels–Alder反応、続く還元[2]による合成法がある。また、シクロプロパンの二量化による[3+3]型の合成法も知られている[3]。一方、[5+1]の合成法は、マロン酸ジエステルのジアルキル化の後、脱炭酸を行う方法があるが、工程数が多く広く用いられていない[4]

 一方、本論文の著者であるDonohoeらは最近、水素移動触媒と呼ばれるイリジウム1と塩基存在下、1級または2級アルコールを用いたケトンのaアルキル化に成功している[5](1B)。今回Donohoeらはこの水素移動触媒反応を応用し、ペンタメチルフェニル(Ph*)ケトン21,5-ジオール3から置換シクロヘキサン4の立体選択的合成法を開発した(1C)

図1. (A) シクロヘキサン環合成法の分類 (B) 水素移動反応によるケトンのα-アルキル化 (C) 本論文の反応

 

“Stereoselective Synthesis of Cyclohexanes via an Iridium Catalyzed (5 + 1) Annulation Strategy”

Akhtar, W. M; Armstrong., R. J.; Frost, J. R.; Stevenson, N. G.; Donohoe, T. J.J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11916.

DOI: 10.1021/jacs.8b07776

論文著者の紹介

研究者:Timothy J. Donohoe

1985–1989 BSc (Hons) first class, University of Bath. (Professor T. J. Gallagher)
1989–1992 PhD, Oxford University, (Prof. S. G. Davies)
1993–1994 Post doctoral research (Prof. P. D. Magnus FRS)
1994–2000 Lecturer in Chemistry, University of Manchester
2000–2001 Reader, University of Manchester
2001–2004 Lecturer, Magdalen College and the University of Oxford
2004– Professor, Magdalen College and the University of Oxford
2006–2011 Head of Organic Chemistry, University of Oxford

研究内容:新規触媒反応開発、天然物の全合成

論文の概要

本反応は、イリジウム1と水酸化カリウム存在下、ケトン2とジオール3を加熱することで進行する。ジオールの基質適用範囲は広く、無置換の1,5-ジオール3aから、一置換ジオール(3b3e)、二置換ジオール3f、環構造をもつジオール3gでも反応が進行する(2A)

 本反応は、中程度から高いジアステレオ選択性をもつ。この選択性については、種々の基質を用いた検討の結果、図2Bに示すような機構が提案された。まず、反応全体の機構は、以下の水素移動反応を2回繰り返すことによって進む。すなわち、1)イリジウム触媒によるアルコールの酸化とイリジウムヒドリド[Ir-H]の生成、2)生じたカルボニル化合物の塩基によるアルドール縮合、3)生じたエノンの[Ir-H]による水素化とイリジウム触媒の再生である。この機構に基づき、図2Bに示すような中間体を経由して反応が進行する。また、各置換基の立体化学は以下のような中間体の反応で定まる。C1位の立体化学は生成物4のケトンα位のエピメリ化によって熱力学的支配で決まる。C2位はシクロヘキセン中間体Cに対する[Ir-H]の水素付加の面選択性で立体が決定する。C3位は生成するジケトンBのエピメリ化によって定まる。最後にC4位に関してはエピメリ化などには関与しないため、出発物質の立体化学が生成物に反映される。

 本水素移動触媒反応で必須のPh*基は、レトロFriedel–Crafts反応を用いてエピメリ化させずにエステル5やアミド6へ変換できる(2C)

 以上、立体選択的置換シクロヘキサン合成法が報告された。この新規[5+1]の置換シクロヘキサン合成法により入手容易な原料から多様な置換様式のビルディングブロックが提供できる。

図2. (A) 基質適用範囲 (B) 立体選択制の解釈 (C) Ph*ケトンの変換

参考文献

  1. (a) Wang, D.-S.; Chen, Q.-A.; Lu, S.-M.; Zhou, Y.-G. Chem. Rev. 2012, 112, 2557. DOI:1021/cr200328h(b)Stalzer, M. M.; Nicholas, C. P.; Bhattacharyya, A.; Motta, A.; Delferro, M.; Marks, T. J. Angew. Chem., Int. Ed.2016, 55, 5263.DOI: 10.1002/anie.201600345
  2. Fringuelli, F., Taticchi, A., Eds. The Diels-Alder Reactions: Selected Practical Methods; J. Wiley & Sons Ltd.: Chichester, U.K., 2002.
  3. (a) Ivanova, O. A.; Budynina, E. M.; Chagarovskiy, A. O.; Trushkov, I. V.; Melnikov, M. Y. J. Org. Chem2011, 76, 8852. DOI: 1021/jo201612w(b) Ma, W.; Fang, J.; Ren, J.; Wang, Z. Org. Lett. 2015, 17, 4180. DOI: 10.1021/acs.orglett.5b01927
  4. Li, X.; Wang, B.; Zhang, J.; Yan, M. OrgLett. 2011, 13, 374. DOI: 1021/ol102570b
  5. (a) Frost, J. R.; Cheong, C. B.; Akhtar, W. M.; Caputo, D. F. J.; Stevenson, N. G.; Donohoe, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15664. DOI: 10.1021/jacs.5b11196(b) Akhtar, W. M.; Cheong, C. B.; Frost, J. R.; Christensen, K. E.; Stevenson, N. G.; Donohoe, T. J. J. Am. Chem.Soc. 2017, 139, 2577. DOI: 10.1021/jacs.6b12840
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. 自動車排ガス浄化触媒って何?
  2. えれめんトランプをやってみた
  3. タンパクの骨格を改変する、新たなスプライシング機構の発見
  4. ニコラウ祭り
  5. 化学研究ライフハック: Firefoxアドオンで化学検索をよりス…
  6. 材料開発における生成AIの活用方法
  7. メソポーラスシリカ(2)
  8. バイオ触媒によるトリフルオロメチルシクロプロパンの不斉合成

注目情報

ピックアップ記事

  1. イリジウム錯体:Iridium-complex
  2. 第114回―「水生システムにおける化学反応と環境化学」Kristopher McNeill教授
  3. 超原子結晶!TCNE!インターカレーション!!!
  4. 化学者の単語登録テクニック
  5. 局所的な“粘度”をプローブする羽ばたくFLAP蛍光分子
  6. 化学英語論文/レポート執筆に役立つPCツール・決定版
  7. 第46回―「分子レベルの情報操作を目指す」Howard Colquhoun教授
  8. 2011年イグノーベル賞決定!「わさび警報装置」
  9. アミール・ホベイダ Amir H. Hoveyda
  10. NHC (Bode触媒2) と酸共触媒を用いるα,β-不飽和アルデヒドとカルコンの[4+2]環化反応

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年11月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

注目情報

最新記事

条件の「前後」も実験条件である【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 物質理工学院(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

MDで観るトライボロジー 〜原子が擦れるその場をシミュレーション〜

軽くて強いのに摩耗に弱いチタン合金は、航空機や人工関節に広く使われています。原子が擦れ合うその場を分…

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