[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. Micro Flow Reactor ~革新反応器の世界~ (入…
  2. 深海の美しい怪物、魚竜
  3. ニッケル錯体触媒の電子構造を可視化
  4. 【追悼企画】鋭才有機合成化学者ーProf. David Gin
  5. 好奇心の使い方 Whitesides教授のエッセイより
  6. ビニルモノマーの超精密合成法の開発:モノマー配列、分子量、立体構…
  7. 室温固相反応で青色発光物質Cs₃Cu₂I₅の良質薄膜が生成とその…
  8. 浜松ホトニクスがケムステVプレミアレクチャーに協賛しました

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. トラネキサム酸 / tranexamic acid
  2. 日本プロセス化学会2018ウインターシンポジウム
  3. 銅触媒による第三級アルキルハロゲン化物の立体特異的アルキニル化反応開発
  4. MEDCHEM NEWS 31-4号「RNA制御モダリティ」
  5. 水素 Hydrogen -最も基本的な元素で、燃料電池の原料
  6. 論文の自己剽窃は推奨されるべき?
  7. ジョン・スティル John K. Stille
  8. 推進者・企画者のためのマテリアルズ・インフォマティクスの組織推進の進め方 -組織で利活用するための実施例を紹介-
  9. 第156回―「異種金属―有機構造体の創製」Stéphane Baudron教授
  10. 分子間エネルギー移動を利用して、希土類錯体の発光をコントロール!

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

最新記事

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2025卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所

細胞代謝研究をテーマに第一線でご活躍されている先生方をお招きし、同仁化学研究所主催の学術セミナーを全…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける回帰手法の基礎

開催日:2023/12/06 申込みはこちら■開催概要マテリアルズ・インフォマティクスを…

プロトン共役電子移動を用いた半導体キャリア密度の精密制御

第582回のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) ナノアーキテクトニクス材料研究…

有機合成化学協会誌2023年11月号:英文特別号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2023年11月号がオンライン公開されています。…

高懸濁試料のろ過に最適なGFXシリンジフィルターを試してみた

久々の、試してみたシリーズ。今回試したのはアドビオン・インターチム・サイエンティフィ…

細胞内で酵素のようにヒストンを修飾する化学触媒の開発

第581回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 薬学系研究科 有機合成化学教室(金井研究室)の…

カルロス・シャーガスのはなし ーシャーガス病の発見者ー

Tshozoです。今回の記事は8年前に書こうと思って知識も資料も足りずほったらかしておいたのです…

巨大な垂直磁気異方性を示すペロブスカイト酸水素化物の発見 ―水素層と酸素層の協奏効果―

第580回のスポットライトリサーチは京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 陰山研究室の難波…

2023年度第1回日本化学連合シンポジウム「ヒューメインな化学 ~感覚の世界に化学はどう挑むか~」

人間の幸福感は、五感に依るところが大きい。化学は文明的で健康的な社会を支える物質を継続的に産み出して…

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