[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

House-Meinwald転位で立体を操る

[スポンサーリンク]

非対称四置換エポキシドからキラルBrønsted酸触媒により、不斉四級炭素をもつα,α-ジアリールケトンを合成できる。非環状ケトンにも適用可能である。

House-Meinwald転位

α位に不斉四級炭素を有するケトンは、有用な合成中間体であるため、その合成法は広く研究されている。一般的に、これらケトンはエノラートを経由する不斉α-アリール化、α-アルキル化により合成される[1]

一方で、1955年に開発されたHouse–Meinwald転位は、酸触媒によりエポキシドをケトンもしくはアルデヒドへと変換できるため、α-置換カルボニル化合物の効率的合成法として知られる(Figure 1A)[2]。しかし、転位の際の立体制御が困難なことから、エナンチオ選択的な例は限られていた。

2006年にShiらは、化学量論量のルイス酸(Et2AlCl)を用いたHouse–Meinwald転位による不斉転写を行い、光学活性ケトンを合成することに成功した(Figure 1B)[3]。しかし、歪みのある小員環をもつ化合物のみに適用可能であり、原料に光学活性エポキシド(Shi不斉エポキシ化による合成)が必要であった。また、ごく最近Zhuらによって、キラルなα,α-ジアリールシクロヘキサノンの合成が報告された(Figure 1C)[4]。キラルBrønsted酸(リン酸アミド)触媒により、不斉House–Meinwald転位を達成しているが、生成物はシクロヘキサノン骨格に限られる。

今回、香港大学のSunらは、主にキラルBrønsted酸触媒(リン酸)C1を用いた不斉House–Meinwald転位を開発した(Figure 1D)。Zhuらの報告と比べ、非環状ケトンを含む、より広範なキラルα,α-ジアリールケトンを合成できる。

Figure 1. House-Meinwald転位

 

“Catalytic Enantioselective HouseMeinwald Rearrangement: Efficient Construction of All-Carbon Quaternary Stereocenters”

Ma, D.; Miao, C.; Sun,J. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13783–13787. DOI:10.1021/jacs.9b07514

論文著者の紹介


研究者:Jianwei Sun

研究者の経歴:
-2004 BSc, MSc, Nanjing University, China (Prof. Y. Hu)
2004-2008 Ph.D., University of Chicago, USA (Prof. A. Kozmin)
2008-2010 Postdoc, Massachusetts Institute of Technology, USA (Prof. G. Fu)
2010-2019 Assistant Professor, Hong Kong University of Science and Technology
2019- Professor, Hong Kong University of Science and Technology
研究内容:不斉求核触媒開発、Brønsted/Lewis酸触媒開発、生理活性物質および集光性材料の合成

論文の概要

本反応では環状の置換基をもつエポキシド1に対し触媒量(1 mol%)のキラルリン酸(R)-C1を作用させることで、不斉四級炭素をもつα,α-ジアリールケトン2が高収率・高エナンチオ選択的に得られる(Figure 2A)。アリール基上の置換基として、ホルミル基やアルキン、ハロゲンなどをもつ場合も問題なく反応は進行する(2b2e)。一方で、非環状置換基をもつエポキシド3では、(S)-A3を用いることで非環状のα-キラルケトン4a, 4bを高収率・高エナンチオ選択的に合成できた。また、アルキル鎖Rを伸長した場合、(R)-A5が最適であった(4c)。なお、アリール基上のヒドロキシ基をメトキシ基に変えるとエナンチオ選択性が著しく低下する。そこで、さらなる触媒検討を行い、環状の場合は(R)-Dを、非環状の場合は(R)-Eを用いることで、エナンチオ選択性の低下を抑制できた(2f and4d)。

著者らは以下のような反応機構を提唱している(Figure 2B)。まず、酸触媒により位置選択的なエポキシドIの開環が進行し、ジベンジルカチオンIIが生じる。IIの共鳴構造であるIIIから、エナンチオ選択的なセミピナコール型の1,2-アルキル転位により、α-キラルケトンIVが生成する。なお、キラル触媒(S)-A3と生成物4それぞれの鏡像体過剰率に非線形相関がみられたことから、IIIに示すような複数の触媒が架橋した遷移状態が提案されている(Figure 2C)。一方で、環状置換基をもつ場合は直線関係がみられており、非環状ケトンの場合とは異なる遷移状態を経由しているとしているが、詳細な機構は不明である。

Figure 2. (A) (B) 条件および基質適応範囲、(C)推定反応機構

 

以上、キラルリン酸触媒を用いた不斉House–Meinwald転位が開発された。キラルα,α-ジアリールケトンが高収率で得られるため、医薬品や農薬など創薬分野での応用が期待できる。

参考文献

  1. (a) Quasdorf, K. W.; Overman, L. E. Catalytic Enantioselective Synthesis of Quaternary Carbon Stereocentres. Nature. 2014,516, 181–191. DOI: 1038/nature14007(b)Liu, Y.; Han, S.-J.; Liu, W.-B.; Stoltz, B. M. Catalytic Enantioselective Construction of Quaternary Stereo-centers: Assembly of Key Building Blocks for the Synthesis of Biologically Active Molecules. Acc. Chem. Res.2015,48, 740–751. DOI: 10.1021/ar5004658
  2. (a) House, H. O. The Acid-catalyzed Rearrangement of the Stilbene Oxides. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 3070–3075. DOI: 10.1021/ja01616a041(b) Meinwald, J.; Labana, S. S.; Chadha, M. S. Peracid Reactions. III. The Oxidation of Bicyclo[2.2.1]heptadiene. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 582–585. DOI: 10.1021/ja00888a022
  3. (a) Shen, Y.-M.; Wang, B.; Shi, Y. Enantioselective Synthesis of 2-Aryl Cyclopentanones by Asymmetric Epoxidation and Epoxide Rearrangement. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 1429–1432. DOI: 10.1002/anie.200501520(b) Shen, Y.-M.; Wang, B.; Shi, Y. Enantioselective Synthesis of 2-Alkyl-2-aryl Cyclopentanones by Asymmetric Epoxidation of Tetrasubstituted Cyclobutylidene Olefins and Epoxide Rearrangement. TetrahedronLett. 2006,47, 5455–5458. DOI:10.1016/j.tetlet.2006.05.175
  4. Wu, H.; Wang, Q.; Zhu, J. Catalytic Enantioselective Pinacol and Meinwald Rearrangements for the Construction of Quaternary Stereocenters. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 11372–11377. DOI: 10.1021/jacs.9b04551
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. 尿から薬?! ~意外な由来の医薬品~ その1
  2. 【日産化学 21卒】START your chemi-story…
  3. 臭素もすごいぞ!環状ジアリール-λ3-ブロマンの化学
  4. 最新プリント配線板技術ロードマップセミナー開催発表!
  5. 逆電子要請型DAでレポーター分子を導入する
  6. 機械的力で Cu(I) 錯体の発光強度を制御する
  7. 分子構造を 3D で観察しよう (2)
  8. フッ素をホウ素に変換する触媒 :簡便なPETプローブ合成への応用…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. モノクローナル抗体を用いた人工金属酵素によるエナンチオ選択的フリーデル・クラフツ反応
  2. 科学を伝える-サイエンスコミュニケーターのお仕事-梅村綾子さん
  3. オマー・ヤギー Omar M. Yaghi
  4. ケージ内で反応を進行させる超分子不斉触媒
  5. 第11回 触媒から生命へー金井求教授
  6. ヘル・フォルハルト・ゼリンスキー反応 Hell-Volhard-Zelinsky Reaction
  7. 高反応性かつ取扱い容易な一酸化炭素の代用試薬,N-ホルミルサッカリン
  8. フルエッギン Flueggine
  9. シュプリンガー・ネイチャーが3つの特設ページを公開中!
  10. ダグ・ステファン Douglas W. Stephan

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2019年10月
« 9月   11月 »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

注目情報

最新記事

天才プログラマー タンメイが教えるJulia超入門

概要使いやすさと実行速度を兼ね備えた注目のプログラミング言語Julia.世界の天才プ…

【Spiber】新卒・中途採用情報

【会社が求める人物像】私たちの理念や取り組みに共感し、「人を大切にする」とい…

飲むノミ・マダニ除虫薬のはなし

Tshozoです。先日TVを眺めていて「かわいいワンちゃんの体をダニとノミから守るためにお薬を飲ませ…

MEDCHEM NEWS 31-2号「2020年度医薬化学部会賞」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

有機合成化学協会誌2022年5月号:特集号 金属錯体が拓く有機合成

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2022年5月号がオンライン公開されました。連…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?

開催日:2022/05/18 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

300分の1を狙い撃つ~カチオン性ロジウム触媒による高選択的[2+2+2]付加環化反応の開発

第 381回のスポットライトリサーチは、東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 …

ポンコツ博士の海外奮闘録⑥ 〜博士,アメ飯を食す。おうち系お肉編〜

引き続きアメリカでの日常グルメ編をお送りいたします。(実験で面白いネタがないとか言えない)ポンコ…

グリーンイノベーション基金事業でCO2などの燃料化と利用を推進―合成燃料や持続可能な航空燃料などの技術開発に着手―

NEDOはグリーンイノベーション基金事業の一環で、「CO2等を用いた燃料製造技術開発プロジェクト」(…

イミノアルキンと共役ジエンの形式的[4+1]アニュレーションによる多置換ピロール合成

第 380回のスポットライトリサーチは、東京農工大学大学院 工学府 応用化学専攻…

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