[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ジアステレオ逆さだぜ…立体を作り分けるIr触媒C–Hアリル化!

[スポンサーリンク]

イリジウム触媒を用いたアルキンとアリルエーテルとのエナンチオ、ジアステレオ選択的プロパルギル位C–H結合アリル化が開発された。配位子によりジアステレオ選択性を逆転させることができる。

プロパルギル位C–H官能基化

プロパルギル位が置換されたキラルなアルキンは、有機合成における有用なビルディングブロックである。これらの化合物の不斉合成法として、金属アセチリドの求核付加反応や、1,3-エンインの付加反応、プロパルギルアルコール類やハロゲン化物の求核置換反応が知られる(図1A)[1]。それに対して、プロパルギル位C–H官能基化による不斉合成法は少ない[2]。例として、金属ナイトレンや金属カルベンによる触媒的なプロパルギル位C–H挿入反応が挙げられる(図1B)。

本論文著者であるピッツバーグ大学Wang助教授らは、以前鉄触媒を用いたプロパルギル位C–H官能基化を報告した(図1C)[3a]。本反応では、鉄触媒がアルキンに配位することで塩基によるプロパルギル位の脱プロトン化が促進され、生じるアレニル鉄種がアルデヒドなどの求電子剤と反応する。後に、Zhangらは類似の反応プロセスを用いて金触媒によるプロパルギル位の分子内不斉C–H官能基化を達成した[3b]。

今回、Wangらはイリジウム触媒を用いたアルキンとアリルエーテルとのエナンチオおよびジアステレオ選択的プロパルギル位C–H結合アリル化を開発した(図1D)。興味深いことに、用いる配位子をキラルにするとアンチ体が、ラセミの配位子ではシン体が得られる。

図1. (A) キラルプロパルギル化合物の一般的合成法 (B) プロパルギル位C–H挿入反応 (C) アレニル金属種を経るC–H官能基化 (D) 今回研究

 

“Enantioselective and Diastereodivergent Allylation of Propargylic C–H Bonds”
Zhu, J.; Wang, Y.; Charlack, A. D.; Wang, Y.-M. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 15480–15487 DOI: 10.1021/jacs.2c07297

論文著者の紹介

研究者 : Yi-Ming Wang (王 亦鸣)

研究者の経歴

2004–2008 B.Sc. Harvard University, USA (Prof. Andrew G. Myers)
2008–2013 Ph.D. University of California, Berkeley, USA (Prof. F. Dean Toste)
2013–2017 Postdoc, Massachusetts Institute of Technology, USA (Prof. Stephen L. Buchwald)
2017–                            Assistant Professor, University of Pittsburgh, USA
研究内容 : 鉄触媒を用いたアルキン、アルケン、アレンのC–H官能基化、ビニルカチオン化学

 

論文の概要

著者らは、アルキン1とアリルエーテル2を[Ir(cod)Cl]2/(S)-L触媒と2,2,6,6-テトラメチルピペリジン(TMPH)、BF3·OEt2存在下反応させるとアンチ体の1,5-エンイン3が高エナンチオおよびジアステレオ選択的に得られることを見いだした(図2A)。配位子をラセミ体(±)-Lとするとシン体4が得られる。種々のアリールアルキンに加えアルケニルアルキンを用いても反応が進行し、対応する1,5-エンインが生成する(3a, 4a, 3b )。高反応性のトシラートをもつ1,5-エンイン(3c, 4c)も合成可能である。

本反応で得られる3cを誘導体化することでキラルな骨格が様々構築できる(図2B)。例えば、金触媒による環化異性化により[3.1.0]シクロヘキセン5が、またヨードアレーン6とカテラニ型反応させることでインドール7が合成できた。

様々な機構解明実験の結果、以下の反応機構が提唱されている(図2C)。初めに、系中で生じたカチオン性イリジウム触媒Iに2aが配位しアリルエーテル錯体IIが生じ、これにアルキン1aが配位して錯体IIIを形成する。続いて、TMPHがプロパルギル位C–H結合を脱プロトン化しアレニルイリジウムIVが生じた後、アリルエーテルの酸化的付加によりπ-アリルイリジウムVとなる。還元的脱離によりVから3aが得られるとともに、Iが再生する。配位子と3aのエナンチオ過剰率の間に非線形効果が見られたことから、2つの配位子がイリジウム中心に配位した錯体が活性種であることがわかっている。本活性種により、ラセミのアリルエーテルが速度論的光学分割され、(S)-Lを配位子にした際に(S)-2が優先して反応することが確かめられている。なお、配位子によるジアステレオ選択性の逆転に関する結論は出ておらず、続報が待たれる。

図2. (A) 反応条件と基質適用範囲 (B) 生成物3cの誘導体化 (C) 推定反応機構

 

以上、イリジウム触媒を用いたプロパルギル位のエナンチオ、ジアステレオ選択的C–Hアリル化が開発された。配位子によるジアステレオ選択性の逆転も含め、本イリジウム触媒の多機能っぷりに思わずひっくり返ってしまいそうである。

参考文献

  1. (a) Nishibayashi, Y. Transition-Metal-Catalyzed Enantioselective Propargylic Substitution Reactions of Propargylic Alcohol Derivatives with Nucleophiles. Synthesis 2012, 2012, 489–503. DOI: 1055/s-0031-1290158 (b) Zhang, D.-Y.; Hu, X.-P. Recent Advances in Copper-Catalyzed Propargylic Substitution. Tetrahedron Lett. 2015, 56, 283–295. DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.11.112 (c) Geary, L. M.; Woo, S. K.; Leung, J. C.; Krische, M. J. Diastereo- and Enantioselective Iridium Catalyzed Carbonyl Propargylation from the Alcohol or Aldehyde Oxidation Level: 1,3-Enynes as Allenylmetal Equivalents. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2972–2976. DOI: 10.1002/anie.201200239
  2. (a) Ju, M.; Zerull, E. E.; Roberts, J. M.; Huang, M.; Guzei, I. A.; Schomaker, J. M. Silver-Catalyzed Enantioselective Propargylic C–H Bond Amination through Rational Ligand Design. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12930–12936. DOI: 10.1021/jacs.0c05726 (b) Liu, Z.; Qin, Z.-Y.; Zhu, L.; Athavale, S. V.; Sengupta, A.; Jia, Z.-J.; Garcia-Borras̀, M.; Houk, K. N.; Arnold, F. H. An Enzymatic Platform for Primary Amination of 1-Aryl-2-alkyl Alkynes. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 80–85. DOI: 10.1021/jacs.1c11340
  3. (a) Wang, Y.; Zhu, J.; Durham, A. C.; Lindberg, H.; Wang, Y.-M. α-C–H Functionalization of π-Bonds Using Iron Complexes: Catalytic Hydroxyalkylation of Alkynes and Alkenes. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19594–19599. DOI: 10.1021/jacs.9b11716 (b) Li, T.; Cheng, X.; Qian, P.; Zhang, L. Gold-Catalysed Asymmetric Net Addition of Unactivated Propargylic C–H Bonds to Tethered Aldehydes. Nat. Catal. 2021, 4, 164–171. DOI: 10.1038/s41929-020-00569-8
Avatar photo

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. 【書籍】イシューからはじめよ~知的生産のシンプルな本質~
  2. 原子のシート間にはたらく相互作用の観測に成功
  3. AJICAP-M: 位置選択的な抗体薬物複合体製造を可能にするト…
  4. 2010年日本化学会年会を楽しむ10の方法
  5. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり④:「ブギーボ…
  6. 『リンダウ・ノーベル賞受賞者会議』を知っていますか?
  7. ポンコツ博士の海外奮闘録XX ~博士,日本を堪能する② プレゼン…
  8. 英語発表に”慣れる”工夫を―『ハイブリッ…

注目情報

ピックアップ記事

  1. フロリゲンが花咲かせる新局面
  2. 熱分析 Thermal analysis
  3. L・スターンバック氏死去 精神安定剤開発者
  4. 固体NMR
  5. 2005年2月分の気になる化学関連ニュース投票結果
  6. E. J. Corey からの手紙
  7. マンダムと京都大学、ヘアスタイルを自然な仕上がりのままキープする整髪技術を開発
  8. Utilization of Spectral Data for Materials Informatics ー Feature Extraction and Analysis ー(スペクトルデータのマテリアルズ・インフォマティクスへの活用 ー 特徴量抽出と解析 ー)
  9. 生物学的等価体 Bioisostere
  10. ビュッヒ・フラッシュクロマト用カートリッジもれなくプレゼント!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2023年1月
月 火 水 木 金 土 日
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

大学院留学してよかったこと, 悪かったこと【英語, 経済面, オーバードクターに関するお話】

海外の大学で、その大学に籍を置く大学 (院) 生として留学することは「学位留学」と呼ばれたりします。…

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

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