[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

四置換アルケンのエナンチオ選択的ヒドロホウ素化反応

[スポンサーリンク]

四置換アルケンの位置選択的かつ立体選択的な触媒的ヒドロホウ素化が報告された。電子豊富なロジウム錯体と不斉配位子による立体制御が鍵である。

研究の概要

有機ホウ素化合物は、多様な官能基変換が可能であるため極めて重要な合成中間体である。特に、光学純度の高い有機ホウ素化合物は医薬品等の不斉合成に有用であり、主に、金属触媒を用いたアルケンのエナンチオ選択的ヒドロホウ素化によって得ることができる(図1A)。

金属触媒を用いたアルケンのヒドロホウ素化の初の例としてNöthらは、ロジウム触媒とカテコールボランを用いると室温で反応が進行することを見いだした(図1B)[1]。また、Evansらはロジウム触媒存在下、ヒドロキシ基やアルコキシ基を配向基とする環状アルケンのエナンチオ選択的ヒドロホウ素化に成功した(図1C)[2]。それ以降、エステルやアミドを配向基としたアルケンの位置選択的かつ立体選択的ヒドロホウ素化反応が複数報告された[3, 4]

一方、著者らは以前、ロジウム触媒を用いたα,β-不飽和アミドとエナミドのエナンチオ選択的ヒドロホウ素化反応を開発した(図1D)[5, 6, 7]。しかし、二置換および三置換アルケンに限られ、四置換アルケンの位置選択的かつ立体選択的ヒドロホウ素化反応は未達成であった。これは四置換アルケンが立体反発により金属錯体を形成しにくいことと、金属ヒドリドによるアルケンの異性化の抑制が難しいことに起因する。

本研究で著者らは、ロジウム触媒と柔軟かつコンパクトなキラル配位子を用いることで、これまで達成されていない四置換アルケンの位置選択的かつ立体選択的ヒドロホウ素化反応を開発に成功した (図1D)[8]。四置換アルケンの官能基化反応としては極めて温和な条件で反応が進行する。

図1. (A) 有機ホウ素化合物を中間体とする不斉合成、(B) 触媒的ヒドロホウ素化、(C) 配向基を利用した不斉ヒドロホウ素化反応、 (D) 著者らの先行研究、(E) 本研究

 

“Rhodium-Catalyzed Highly Enantioselective Hydroboration of Acyclic Tetrasubstituted Alkenes Directed by an Amide” 

Hou-Xiang Lu, Cheng Wang, Tao-Tao Gao, En-Ze Lin, Shou-Lin Lu, Xin Hong, and Bi-Jie Li J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16194−16202. DOI: 10.1021/jacs.4c04108

論文著者の紹介

研究者 : Bi-Jie Li

研究者の経歴 :

2007                    B.Sc., Peking University, China (Prof. Zhang-Jie Shi)

2012                    Ph.D., Peking University, China (Prof. Zhang-Jie Shi)

2012–2015    Postdoc, University of California-Berkeley, USA (Prof. John F. Hartwig) 

2015–              Associate Professor, Center of Basic Molecular Science (CBMS), Tsinghua University, China.

研究内容: 不斉触媒を用いたアルケンと芳香族化合物の官能基化反応の開発

論文の概要

まず、著者らは配位子を検討した(図2A)。L1L2をはじめとする多くのホスフィン配位子を用いると主にアルケンの水素化体2a’が生成した。それに対し、Josiphos配位子(L3)を用いた際にはヒドロホウ素化が優先し、所望の2aを選択的に与えた。さらに、L3のリン上の置換基を検討した結果、L4を配位子とすることで、高い選択性と収率で2aが得られることがわかった。

次に、基質適用範囲を調査した(図2B)。その結果、N-アルキル、N-アリールアミドを有する種々の四置換アルケンで高いエナンチオ選択性を示した。さらに、アミドの窒素上またはγ位にヘテロアレーン、エステル、不斉中心、ハロゲン、およびアルケンが存在しても選択性や収率に大きく影響しなかった。一方で、アミドのα位とβ位の置換基がメチル基より大きい場合は選択性と収率が大きく低下した。また、本反応はアミドの他、エナミドにも適用可能であった。エナミドを本反応条件に付すとα位にホウ素が付加する。これはアミドを有する四置換アルケンと同様にカルボニルを含む五員環ローダサイクル中間体を経由するためである。

続いて、著者らは本反応のエナンチオ選択性が発現する段階をDFT計算によって推定した。本反応、HBpinとα,β-不飽和アミドの配位子交換 (I)、二価のロジウムに対するHBpinの酸化的付加(II)、アルケンの配位挿入(III)、還元的脱離(IV)を経て進行すると考えられる(図2C)。計算の結果、(Ⅲ)の段階において生じる金属アルケン錯体のうち立体反発の最も小さいlnt-4を経由し、位置選択性が生じる。また、(Ⅳ)の段階では、Bpinと配位子L4間の立体反発と分子内水素結合により遷移状態(TS-1)の立体が一意的に定まることでエナンチオ選択性が発現する。

図2. (A) 配位子の検討、(B) 基質適用範囲、(C) 推定反応機構

 

以上、還元されやすく、異性化も考慮する必要がなく、配向基として働くa,b不飽和アミドとエナミドに限定されるが、四置換アルケンの位置選択的かつ立体選択的ヒドロホウ素化反応の開発に成功した。今後、より広範な四置換アルケンのヒドロホウ素化反応の開発に期待したい。

参考文献

  1. Männig, D.; Nöth, H. Catalytic Hydroboration with Rhodium Complexes.  Angew,. Chem., Int. Ed. 198524, 878–879. DOI: 10.1002/anie.198508781
  2. Evans, D. A.; Fu, G. C.; Hoveyda, A. H. Rhodium(I)-Catalyzed Hydroboration of Olefins. The Documentation of Regio- and Stereochemical Control in Cyclic and Acyclic Systems.  J. Am. Chem. Soc.1988110, 6917–6918. DOI: 10.1021/ja00228a068
  3. Rubina, M.; Rubin, M.; Gevorgyan, V. Catalytic Enantioselective Hydroboration of Cyclopropenes.  J. Am. Chem. Soc.2003125, 7198–7199. DOI: 10.1021/ja034210y.
  4. Smith, S. M.; Takacs, J. M. Amide-Directed Catalytic Asymmetric Hydroboration of Trisubstituted Alkenes.  J. Am. Chem. Soc.2010132, 1740–1741. DOI: 10.1021/ja908257x
  5. Gao, T.-T.; Zhang, W.-W.; Sun, X.; Lu, H.-X.; Li, B.-J. Stereodivergent Synthesis through Catalytic Asymmetric Reversed Hydroboration.  J. Am. Chem. Soc.2019141, 4670–4677. DOI: 10.1021/jacs.8b13520
  6. Bai, X.-Y.; Zhao, W.; Sun, X.; Li, B.-J. Rhodium-Catalyzed Regiodivergent and Enantioselective Hydroboration of Enamides.  J. Am. Chem. Soc.2019141, 19870–19878. DOI: 10.1021/jacs.9b10578
  7. Gao, T.-T.; Lu, H.-X.; Gao, P.-C.; Li, B.-J. Enantioselective Synthesis of Tertiary Boronic Esters through Catalytic Asymmetric Reversed Hydroboration.  Chem, Commun.202112, 3776. DOI: 10.1038/s41467-021-24012-z
  8. Geier, S. J.; Vogels, C. M.; Melanson, J. A.; Westcott, S. A. The Transition Metal-Catalysed Hydroboration Reaction.  Chem. Soc. Rev.202251, 8877–8922. DOI: 10.1039/D2CS00344A
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. キッチン・ケミストリー
  2. 化学のあるある誤変換
  3. 逐次的ラジカル重合によるモノマー配列制御法
  4. 反応経路最適化ソフトウェアが新しくなった 「Reaction p…
  5. 日本薬学会  第143年会 付設展示会ケムステキャンペーン Pa…
  6. 第4回CSJ化学フェスタに参加してきました!
  7. 製薬業界の現状
  8. スターバースト型分子、ヘキサアリールベンゼン合成の新手法

注目情報

ピックアップ記事

  1. MI conference 2025開催のお知らせ
  2. シャレット不斉シクロプロパン化 Charette Asymmetric Cyclopropanation
  3. ケージド化合物 caged compound
  4. ポンコツ博士の海外奮闘録XIX ~博士,日本を堪能する①~
  5. ノーベル化学賞を担った若き開拓者達
  6. 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⑲:Loupedeck Live Sの巻
  7. 究極の二量体合成を追い求めて~抗生物質BE-43472Bの全合成
  8. ジョージ・クラフォード M. George Craford
  9. アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(1)
  10. Pythonで気軽に化学・化学工学

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2024年12月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

市川聡 Satoshi ICHIKAWA

市川 聡(Satoshi Ichikawa, 1971年9月28日-)は、日本の有機化学者・創薬化学…

非侵襲で使えるpH計で水溶液中のpHを測ってみた!

今回は、知っているようで知らない、なんとなく分かっているようで実は測定が難しい pH計(pHセンサー…

有馬温泉で鉄イオン水溶液について学んできた【化学者が行く温泉巡りの旅】

有馬温泉の金泉は、塩化物濃度と鉄濃度が日本の温泉の中で最も高い温泉で、黄褐色を呈する温泉です。この記…

HPLCをPATツールに変換!オンラインHPLCシステム:DirectInject-LC

これまでの自動サンプリング技術多くの製薬・化学メーカーはその生産性向上のため、有…

MEDCHEM NEWS 34-4 号「新しいモダリティとして注目を浴びる分解創薬」

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…

圧力に依存して還元反応が進行!~シクロファン構造を活用した新機能~

第686回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機化学第一研究室(鈴木孝…

第58回Vシンポ「天然物フィロソフィ2」を開催します!

第58回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!今回のVシンポは、コロナ蔓延の年202…

第76回「目指すは生涯現役!ロマンを追い求めて」櫛田 創 助教

第76回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第75回「デジタル技術は化学研究を革新できるのか?」熊田佳菜子 主任研究員

第75回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第74回「理想的な医薬品原薬の製造法を目指して」細谷 昌弘 サブグループ長

第74回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

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