[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. 環歪みを細胞取り込みに活かす
  2. YMC研究奨励金当選者の声
  3. Keith Fagnou Organic Chemistry S…
  4. 創薬・医療系ベンチャー支援プログラム”BlockbusterTO…
  5. アジサイの青色色素錯体をガク片の中に直接検出!
  6. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑨
  7. 君はPHOZONを知っているか?
  8. GFPをも取り込む配位高分子

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 低分子ゲル化剤の分子設計、合成法と応用技術【終了】
  2. 有機合成化学 vs. 合成生物学 ― 将来の「薬作り」を席巻するのはどっち?
  3. マッテソン増炭反応 Matteson Homologation
  4. 有機合成化学協会の公式ページがリニューアル!!
  5. STAP細胞問題から見えた市民と科学者の乖離ー後編
  6. 緑茶成分テアニンに抗ストレス作用、太陽化学、名大が確認
  7. 奇跡の素材「グラフェン」を使った世界初のシューズが発売
  8. さあ分子模型を取り出して
  9. Google翻訳の精度が飛躍的に向上!~その活用法を考える~
  10. クラーク・スティル W. Clark Still

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

第18回ケムステVシンポ『”やわらか電子材料” 有機半導体の世界』を開催します!

こんにちは、Spectol21です。作日、第16回ケムステVシンポが開催され、来週には第17回ケムス…

有機合成化学協会誌2021年6月号:SGLT2阻害薬・シクロペンチルメチルエーテル・4-メチルテトラヒドロピラン・糖-1-リン酸・新規ホスホジエステラーゼ阻害薬

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2021年6月号がオンライン公開されました。新…

フェノール類を選択的に加水素分解する新触媒を開発:リグニンから芳香族炭化水素へ

第316回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院工学系研究科 化学生命工学専攻(野崎研究室)・金…

【書籍】化学系学生にわかりやすい 平衡論・速度論

『化学系学生にわかりやすい 平衡論・速度論』(酒井 健一 著、コロナ社)という書籍をご紹介します。…

これからの理系の転職について考えてみた

Employability(エンプロイアビリティ)という言葉をご存じでしょうか。…

日本で始まる最先端半導体の開発 ~多くの素材メーカーが参画~

半導体の受託生産で世界最大手の台湾積体電路製造(TSMC)が茨城県つくば市に研究開発拠点を新設し、最…

「リチウムイオン電池用3D炭素電極の開発」–Caltech・Greer研より

久々のケムステ海外研究記です。第40回はカリフォルニア工科大学(Caltech)材料科学科のPhD課…

ペプシとヒドラゾンが作る枝分かれフッ素化合物

gem-ジフルオロシクロプロパンを原料としたbranch選択的なモノフルオロアルケン合成法が開発され…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP