[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
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. インタラクティブ物質科学・カデットプログラム第一回国際シンポジウ…
  2. Altmetric Score Top 100をふりかえる ~2…
  3. リン–リン単結合を有する化合物のアルケンに対する1,2-付加反応…
  4. 生体外の環境でタンパクを守るランダムポリマーの設計
  5. 第10回ケムステVシンポ「天然物フィロソフィ」を開催します
  6. 「超分子ポリマーを精密につくる」ヴュルツブルク大学・Würthn…
  7. 一人二役のフタルイミドが位置までも制御する
  8. 有機合成化学協会誌2019年2月号:触媒的脱水素化・官能性第三級…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. さよならGoogleリーダー!そして次へ…
  2. シェールガスにかかわる化学物質について
  3. 潤滑剤なしで抜群の滑りを実現する「自己潤滑性XXドーム」が開発されている
  4. d8 Cu(III) の謎 –配位子場逆転–
  5. 視覚を制御する物質からヒントを得た異性化反応
  6. サイコロを作ろう!
  7. アントンパール 「Monowave300」: マイクロ波有機合成の新武器
  8. 文献検索サイトをもっと便利に:X-MOLをレビュー
  9. 未来の化学者たちに夢を
  10. 太陽電池を1から作ろう:色素増感太陽電池 実験キット

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
« 10月   12月 »
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

注目情報

注目情報

最新記事

実験手袋をいろいろ試してみたーつかいすてから高級手袋までー

前回は番外編でしたが、試してみたシリーズ本編に戻ります。引き続き実験関係の消耗品…

第164回―「光・熱エネルギーを変換するスマート材料の開発」Panče Naumov教授

第164回の海外化学者インタビューは、パンチェ・ナウモフ教授です。大阪大学大学院工学研究科 生命先端…

SNS予想で盛り上がれ!2021年ノーベル化学賞は誰の手に?

今年もノーベル賞シーズンの到来です!化学賞は日本時間 10月6日(水) 18時45分に発表です。昨年…

カーボンナノチューブ薄膜のSEM画像を生成し、物性を予測するAIが開発される

先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)、日本ゼオンは産業技術総合研究所(AIST)と共同で、NE…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2021年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある、存命化学者」をリストアップし…

ライトケミカル工業2023卒採用情報

当社の技術グループは、20代~30代の若手社員が重要な主要案件を担当しています。広範囲で高レベルな化…

アブラナ科植物の自家不和合性をタンパク質複合体の観点から解明:天然でも希少なSP11タンパク質の立体構造予測を踏まえて

第340回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院農学生命科学研究科の森脇 由隆…

オンライン講演会に参加してみた~学部生の挑戦記録~

hodaです。講演会やシンポジウムのオンライン化によって学部生でもいろいろな講演会にボタンひとつで参…

令和3年度に登録された未来技術遺産が発表 ~フィッシャー・トロプシュ法や記憶媒体に関する資料が登録~

国立科学博物館は、平成20年度から重要科学技術史資料(愛称:未来技術遺産)の登録を実施しています。令…

企業研究者のためのMI入門②:Pythonを学ぶ上でのポイントとおすすめの参考書ご紹介

現在、多くの企業がデジタルトランスフォーメーション(DX)による生産性向上を試みています。特に化学メ…

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