[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

金属ヒドリド水素原子移動(MHAT)を用いた四級炭素構築法

[スポンサーリンク]

MHATを用いた四級炭素構築法が開発された。Mn/Ni協働触媒により、広範なヨウ化アルキルがアルキル化剤として機能し四級炭素を構築できる。

MHATを用いたマルコフニコフ型四級炭素形成反応

金属ヒドリド水素原子移動(MHAT)はオレフィンを化学選択的かつマルコフニコフ選択的にヒドロ官能基化できる有用な反応として近年注目される。

一般的に、オレフィンに対してMHATはマルコフニコフ型で進行しやすく、この手法を1,1-二置換オレフィンに適用することでいくつかの四級炭素構築反応が可能となってきている。

先駆的な例として、CarreiraやBogerらはコバルトや鉄触媒を用いるヒドロシアノ化[1]とヒドロオキシム化[2]を報告した(図1A)。この後、ShenviやHerzonらがヒドロアリール化[3]を開発した。一方、ヒドロアルキル化に関しては、BaranらがMHATを用い、求電子的オレフィンをアルキル化剤とするGiese型反応[4a]を、また、BaranやShenviらはイミンやアルデヒドをアルキル化剤とするヒドロアルキル化[4b,c]を開発した(図1B)。
今回、スクリプス研究所のShenvi准教授らはMHATを用いて、ハロアルカンをアルキル化剤とし、オレフィンのマルコフニコフ型ヒドロアルキル化による四級炭素形成反応を開発した(図1C)。

成功の鍵は、Mn/Ni協働触媒系を用いたことである。Fu、Liu、MartinらによってNi触媒存在下、ハロゲン化アルキルとオレフィンとの逆マルコフニコフ型ヒドロアルキル化が報告されている[5]

一方で、本報告中のMn/Ni協働触媒(MHAT触媒)を用いることでマルコフニコフ型のヒドロアルキル化が進行し、オレフィンを四級炭素化剤とする反応が可能となった。なお、Ni触媒系の反応では、三級ハロゲン化アルキルを四級炭素化剤とするヒドロアルキル化が達成されている[5a]

図1. MHATを用いたマルコフニコフ型四級炭素形成反応 (A) Carreira, Harzonらの手法、 (B) Baran, Shenviらの手法、 (C) 今回の反応

 

“Hydroalkylation of Olefins To Form Quaternary Carbons”
Green, S. A.; Huffman, T. R.; McCourt, R. O.; van der Puyl, V.; Shenvi, R. A. J. Am. Chem. Soc.2019, 141, 7709.
DOI:10.1021/jacs.9b02844

論文著者の紹介


研究者:Ryan A. Shenvi(URL: https://www.shenvilab.orgケムステ)
研究者の経歴:
1999-2003 B.S., Pennsylvania State University (Prof. R. L. Funk)
2003-2008 Ph.D., The Scripps Research Institute (Prof. P. S. Baran)
2008-2010 NIH Postdoctoral Fellow, Harvard University (Prof. E. J. Corey)
2010-2014 Assistant Professor, The Scripps Research Institute
2014-present Associate Professor, The Scripps Research Institute
研究内容:天然物合成および合成を指向した反応開発、ケミカルバイオロジー

論文の概要

著者らの作業仮説を図2Aに示す。この反応機構は著者らの以前のヒドロアリール化の研究に基づいている[3a]。まず酸素雰囲気下、Mn(III)Aがヒドロシランと反応して生成するMnヒドリドBが、オレフィンと水素移動反応をすることで三級ラジカルCが生じる。次にCがNi(0)種Dによって捕捉されてNi(I)種Eとなったのち、ハロゲン化アルキルが酸化的付加することでNi(III)種Fが生成する。これが還元的脱離することで目的の四級炭素をもつ生成物1が得られる。
この仮説のもと検討した結果、Mn/Ni協働触媒に、PhSiH3を用いて、HFIPと炭酸カリウム存在下種々のオレフィンとヨウ化アルキルがヒドロアルキル化することを見いだした(図2B)。基質適用範囲は広く、三置換オレフィンを用いた際、高branch選択的に反応が進行した。特に環状内部の三置換オレフィンや、五員環上のエキソサイクリックオレフィンが良い位置選択性を示した。しかしながら、末端オレフィンを用いた場合はb,l選択性が低下した。さらに、テルペノイドや糖類などの天然由来の化合物がもつオレフィンも化学選択的にヒドロアルキル化できた。また、種々の一級ヨウ化アルキルが本手法に適用できることがわかった。ハロゲン化ベンジルにおいてはヨウ化物を適用できないものの、臭化ベンジルを用いることで対応するヒドロアルキル化体が得られた。
以上、MHATを用いた四級炭素構築法が開発された。この反応によりさらなる医薬品及び天然物合成への展開が期待される。

図2. (A) 作業仮説 (B) 反応条件と基質適用範囲

 

参考文献

  1. (a) Gaspar, B.; Carreira, E. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2007,46, 4519. DOI: 10.1002/anie.200700575(b) Leggans, E. K.; Barker, T. J.; Duncan, K. K.; Boger, D. L. Org. Lett.2012, 14, 1428. DOI:10.1021/ol300173v
  2. Gaspar, B.; Carreira, E. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13214. DOI: 10.1021/ja904856k
  3. (a) Green, S. A.; Vásquez-Céspedes, S.; Shenvi, R. A. J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 11317. DOI: 10.1021/jacs.8b05868(b) Ma, X.; Dang, H.; Rose, J. A.; Rablen, P.; Herzon, S. B. J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 5998. DOI: 10.1021/jacs.7b02388
  4. (a) Lo, J. C.; Kim, D. K.; Pan, C.-M.; Edwards, J. T.; Yabe, Y.; Gui, J.; Qin, T.; Gutiérrez, S.; Giacoboni, J.; Smith, M. W.; Holland, P. L.; Baran, P. S. J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 2484. DOI: 10.1021/jacs.6b13155(b) Dao, H. T.; Li, C.; Michaedel, Q.; Maxwell, B. D.; Baran, P. S. J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 8046. DOI: 10.1021/jacs.5b05144(c) Matos, J. L.; Vásquez-Céspedes, S.; Gu, J.; Oguma, T.; Shenvi, R. A. J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 16976. DOI: 10.1021/jacs.8b11699
  5. (a) Wang, Z.; Yin, H.; Fu, G. C. Nature 2018,563, 379. DOI: 1038/s41586-018-0669-y(b) Lu, X.; Xiao, B.; Zhang, Z.; Gong, T.; Su, W.; Yi, J.; Fu, Y.: Liu, L. Nat. Commun.2016, 7, 11129. DOI: 10.1038/ncomms11129(c) Sun, S.-Z.; Börjesson, M.; Martin-Montero, R.; Martin, R. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12765. DOI: 10.1021/jacs.8b09425
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. “follow”は便利!
  2. 論文執筆で気をつけたいこと20(1)
  3. ワインのコルク臭の原因は?
  4. イナミドを縮合剤とする新規アミド形成法
  5. パラジウム触媒の力で二酸化炭素を固定する
  6. 孫悟飯のお仕事は?
  7. 【速報】ノーベル化学賞2014ー超解像顕微鏡の開発
  8. テトラサイクリン類の全合成

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 配位子で保護された金クラスターの結合階層性の解明
  2. 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
  3. ボロン酸エステル/ヒドラゾンの協働が実現する強固な細胞Click反応
  4. 製薬会社5年後の行方
  5. ケテンの[2+2]環化付加反応 [2+2] Cycloaddition of Ketene
  6. 「遷移金属を用いてタンパク質を選択的に修飾する」ライス大学・Ball研より
  7. 力をかけると塩酸が放出される高分子材料
  8. ポロノフスキー開裂 Polonovski Fragmentation
  9. エーザイ 巨大市場、抗ガン剤開発でライバルに先行
  10. 触媒的syn-ジクロロ化反応への挑戦

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15回ケムステVシンポジウム「複合アニオン」を開催します!

第14回ケムステVシンポが2月3日に開催されますが、その二日後にもアツいケムステVシンポが開催されま…

不斉反応ーChemical Times特集より

関東化学が発行する化学情報誌「ケミカルタイムズ」。年4回発行のこの無料雑誌の紹介をしています。…

2021年化学企業トップの年頭所感を読み解く

2021年が本格始動し始めている中、化学企業のトップが年の初めに抱負や目標を述べる年頭所感を続々と発…

転職を成功させる「人たらし」から学ぶ3つのポイント

転職活動を始めた場合、まずは自身が希望する職種、勤務地、年収などの条件を元にインターネットで求人を検…

mRNAワクチン(メッセンジャーRNAワクチン)

病原体のタンパクをコードしたmRNAをベースとしたワクチン。従来のワクチンは、弱毒化・不活化した病原…

第139回―「超高速レーザを用いる光化学機構の解明」Greg Scholes教授

第139回の海外化学者インタビューはグレッグ・ショールズ教授です。トロント大学化学科(訳注:現在はプ…

分子の対称性が高いってどういうこと ?【化学者だって数学するっつーの!: 対称操作】

群論を学んでいない人でも「ある分子の対称性が高い」と直感的に言うことはできるかと思います。しかし分子…

非古典的カルボカチオンを手懐ける

キラルなブレンステッド酸触媒による非古典的カルボカチオンのエナンチオ選択的反応が開発された。低分子触…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP