[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

内部アルケン、ついに不斉ヒドロアミノ化に屈する

[スポンサーリンク]

不活性内部アルケンとアミンとの不斉ヒドロアミノ化反応が報告された。新規なカチオン性キラルイリジウム触媒とアミノ化剤に2-アミノピリジンを用いたことが成功の鍵である

遷移金属触媒によるアルケンの不斉ヒドロアミノ化

アルケンに対するアミンN–H結合の触媒的不斉付加反応、すなわちヒドロアミノ化は、高い原子効率で有用なキラルアミンを合成できる。これまで、パラジウムやニッケル、イリジウムなど種々のキラル遷移金属触媒が開発され、共役アルケンや末端アルケン、歪んだアルケンの不斉ヒドロアミノ化が達成された(図1A)[1]。しかし、内部アルケンに対する手法の開発は挑戦的な課題として残されている。これは、内部アルケンが遷移金属触媒に対して配位しにくいこと、触媒がアルケンの異性化を併発し、エナンチオ選択性や位置選択性が低下することが原因である。変法としてBuchwaldらは、キラル銅触媒とシラン還元剤存在下、求電子的アミノ化剤を用いる「形式的な」内部アルケンの不斉ヒドロアミノ化を報告した(図1B)[2]。しかし、この手法は原子効率に課題を残す。
本論文の著者であるHartwigらは、これまでにイリジウム触媒を用いたヒドロアミノ化を数例報告している[3]。イリジウム触媒によるヒドロアミノ化は、①N–H結合の酸化的付加、②アルケンの配位挿入、③還元的脱離を経て進行する。2012年に柴田らは、イリジウム触媒をカチオン性にして②を、また配向性効果をもつ2-アミノピリジンをアミノ化剤として①を促進することで、末端アルケンの不斉ヒドロアミノ化を報告した(図1C)[4]。しかし、エナンチオ選択性は中程度であり、さらに不活性内部アルケンには適用できなかった。
今回Hartwigらは、イリジウム触媒による不活性内部アルケンの不斉ヒドロアミノ化を達成した(図1D)。柴田らと類似の戦略に則り、新規二座ホスフィン配位子を用いたことが本成功の鍵である。

図1. (A) 金属触媒による不斉ヒドロアミノ化 (B) 内部アルケンの不斉ヒドロアミノ化 (C) カチオン性イリジウムと2-アミノピリジンの利用

 

“Catalytic asymmetric addition of an amine N–H bond across internal alkenes”
Xi, Y.; Ma, S.; Hartwig, J. F. Nature 2020
DOI: 10.1038/s41586-020-2919-z

論文著者の紹介

研究者:John F. Hartwig 
研究者の経歴:
1986 BSc, A. B. Princeton University, USA (Prof. Maitland Jones Jr.)
1990 Ph.D., University of California, Berkeley, USA (Prof. Richard A. Anderson and Prof. Robert G. Bergman)
1990-1992 Postdoc, Massachusetts Institute of Technology, USA (Prof. Stephen J. Lippard)
1992-1996 Assistant Professor, Yale University, USA
1996-1998 Associate Professor, Yale University, USA
1998-2006 Professor, Yale University, USA
2006-2011 Professor, University of Illinoi, Urbana-Champaign, USA
2011- Professor, University of California, Berkeley, USA
研究内容:遷移金属触媒を用いた反応開発と機構解明: C–H官能基化、ヒドロ官能基化、クロスカップリング

論文の概要

著者らはカチオン性Ir/(S)-DTBM-SEGPHOS触媒存在下、(Z)-オクト-4-エン(2)を用いて、まずアミノピリジン1の効果を調査した(図2A)。その結果、2-アミノピリジン(1a)では反応が進行しなかったが、2-アミノ-6-メチルピリジン(1b)を用いるとヒドロアミノ化が進行し、3, 4, 5の混合物が収率53%で得られることがわかった。アミノ化剤に1bを用いて、次に触媒を検討した(図2B)。触媒の対アニオンをトリフルオロメタンスルホンイミド(NTf2)とし、配位子に新たに開発した(R)-TMS-SYNPHOS(L2)を用いた際に最も高い収率および位置・エナンチオ選択性で3bを与えた。著者らはこれを最適条件としアルケンの基質一般性を調査した(図2C)。対称な鎖状Z-アルケンからキラルアミン3baが高収率かつ高エナンチオ選択性で得られた(3ba)。環状アルケンとしてシクロペント-3-エンを用いても不斉ヒドロアミノ化が進行し、シクロペンチルアミン(3bb, 3bc)を良好な収率で与えた。3bcではトランス体が優先して得られる。極性官能基をもつ非対称アルケンでは、その官能基から遠い炭素にアミンが付加した化合物を優先的に与えた(3bd)。本反応により導入されるピリジルアミノ基は白金/酸触媒条件で水素添加した後、水素化ホウ素ナトリウムを作用させることで一級アミンへと誘導できる(図2D)。

図2. (A) ピリジルアミンの検討 (B) 触媒検討 (C) 基質適用範囲 (D) 一級アミンへの誘導

以上、カチオン性キラルイリジウム触媒を用いた不活性内部アルケンの不斉ヒドロアミノ化が開発された。今後、より高活性な触媒開発により、アルケンの当量の低減やE-アルケンの適用などの進展を期待したい。

 参考文献

  1. Huang, L.; Arndt, M.; Gooßen, K.; Heydt, H.; Gooßen, L. J. Late Transition Metal-Catalyzed Hydroamination and Hydroamidation. Chem. Rev. 2015, 115, 2596–2697. DOI: 10.1021/cr300389u
  2. Yang, Y.; Shi, S.-L.; Niu, D.; Liu, P.; Buchwald, S. L. Catalytic Asymmetric Hydroamination of Unactivated Internal Olefins to Aliphatic Amines. Science 2015, 349, 62–66. DOI: 1126/science.aab3753
  3. (a) Zhou, J. S.; Hartwig, J. F. Intermolecular, Catalytic Asymmetric Hydroamination of Bicyclic Alkenes and Dienes in High Yield and Enantioselectivity. J.Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12220–12221. DOI: 10.1021/ja803523z (b) Sevov, C. S.; Zhou, J. S.; Hartwig, J. F. Iridium-Catalyzed Intermolecular Hydroamination of Unactivated Aliphatic Alkenes with Amides and Sulfonamides. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11960–11963. DOI: 10.1021/ja3052848
  4. Pan, S.; Endo, K.; Shibata, T. Ir(I)-Catalyzed Intermolecular Regio- and Enantioselective Hydroamination of Alkenes with Heteroaromatic Amines. Org. Lett. 2012, 14, 780–783. DOI: 10.1021/ol203318z

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. ノーコードでM5Stack室内環境モニターを作ろう
  2. 規則的に固定したモノマーをつないで高分子を合成する
  3. 鉄系超伝導体の臨界温度が4倍に上昇
  4. 酵素触媒によるアルケンのアンチマルコフニコフ酸化
  5. その反応を冠する者の名は
  6. サイエンスアゴラの魅力を聞くー「生活環境化学の部屋」本間先生
  7. CEMS Topical Meeting Online 超分子ポ…
  8. 高速原子間力顕微鏡による溶解過程の中間状態の発見

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 李昂 Ang Li
  2. プリリツェフ エポキシ化 Prilezhaev Epoxidation
  3. クリスチャン・ハートウィッグ Christian Hertweck
  4. 入江 正浩 Masahiro Irie
  5. 僕がケムステスタッフになった三つの理由
  6. 一重項分裂 singlet fission
  7. 光を吸わないはずの重原子化合物でも光反応が進行するのはなぜか?
  8. ケミカルバイオロジー chemical biology
  9. 盗難かと思ったら紛失 千葉の病院で毒薬ずさん管理
  10. Nature Chemistry:Research Highlight

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年2月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728

注目情報

注目情報

最新記事

材料開発の変革をリードするスタートアップのデータサイエンティストとは?

開催日:2023/06/08  申し込みはこちら■開催概要MI-6はこの度シリーズAラウ…

世界で初めて有機半導体の”伝導帯バンド構造”の測定に成功!

第523回のスポットライトリサーチは、千葉大学 吉田研究室で博士課程を修了された佐藤 晴輝(さとう …

第3回「Matlantis User Conference」

株式会社Preferred Computational Chemistryは、7月21日(金)に第3…

第38回ケムステVシンポ「多様なキャリアに目を向ける:化学分野のAltac」を開催します!

本格的な夏はまだまだ先ですが、毎日かなり暖かくなってきました。皆様お変わりございませんでしょうか。…

フラノクマリン -グレープフルーツジュースと薬の飲み合わせ-

2023年2月に実施された第108回薬剤師国家試験において、スウィーティーという単語…

構造の多様性で変幻自在な色調変化を示す分子を開発!

第522回のスポットライトリサーチは、北海道大学 有機化学第一研究室(鈴木孝紀 研究室)で博士課程を…

マテリアルズ・インフォマティクス適用のためのテーマ検討の進め方とは?

開催日:2023/05/31 申し込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の…

リングサイズで性質が変わる蛍光性芳香族ナノベルトの合成に成功

第521回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院理学研究科理学専攻 物質・生命化学領域 有機化…

材料開発の変革をリードするスタートアップのプロダクト開発ポジションとは?

開催日:2023/06/01 申し込みはこちら■開催概要MI-6はこの度シリーズAラウン…

種子島沖海底泥火山における表層堆積物中の希ガスを用いた流体の起源深度の推定

第520回のスポットライトリサーチは、琉球大学大学院 理工学研究科海洋自然科学専攻 地殻内部水圏地化…

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