概要

ボレート1,2-転位を経由する有機ホウ素化合物の増炭反応。ホウ素側にキラル補助基を導入しておくことで、不斉合成へも展開可能。

近年、Aggarwalらによる連続型モジュール合成戦略（アセンブリライン合成）において本反応の知見が広く活用されるようになり、再注目を集めている。

基本文献

• Matteson, D. S.; Mah, R. W. H. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 2599. DOI: 10.1021/ja00900a017
• Rathke, M. W.; Chao, E.; Wu, G. J. Organomet. Chem. 1976, 122, 145. doi:10.1016/S0022-328X(00)80606-3
• Matteson, D. S.; Majumdar, D. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7588. DOI: 10.1021/ja00545a045
• Matteson, D. S.; Ray, R. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7590. DOI: 10.1021/ja00545a046

<Review>

• Matterson, D. S. Tetrahedron 1989, 45, 1859. doi:10.1016/S0040-4020(01)80052-1
• Matterson, D. S. Tetrahedron 1998, 54, 10555. doi:10.1016/S0040-4020(98)00321-4
• Thomas, S. P.; Prench, R. M.; Jheengut, V.; Aggarwal, V. K. Chem. Rec. 2009, 9, 24. doi:10.1002/tcr.20168
• Matteson, D. S. J. Org. Chem. 2013, 78, 10009. doi: 10.1021/jo4013942
• Sandford, C.; Aggarwal, V. K. Chem. Commun. 2017, 53, 5481.  doi:10.1039/C7CC01254C

開発の歴史

ワシントン州立大学のDonald S. Matteson によって開発された。

反応機構

有機金属試薬とのボレート形成は低温で進行し、ルイス酸金属キレート(Zn, Mg)のアシストによって室温下に1,2-ボレート転位が進行する。ルイス酸キレート位置が各種置換基と立体反発を最小化する位置に規定されるために脱離基の方向が固定され、立体特異的な反応になる。

参考:Tetrahedron: Asymmetry 1997, 8, 3711; J. Org. Chem. 1998, 63, 914.

反応例

キラルボロン酸エステルを有する連続的不斉変換

α-アミノボロン酸の合成[1]

立体中心を持つシクロブタン環の合成[2]

天然物全合成への適用

Lagunamide Aの全合成[3]: 本法を用いて連続不斉点の制御と増炭が極めて効率的に行われている。

実験手順

Lagunamide A合成の第1工程[3]

General Procedure:

【LDA溶液の調製】無水THF (0.2 mL/mmol) 中のジイソプロピルアミン（1.35 eq）に、n-BuLi(1.6 M ヘキサン溶液、1.25 eq)を-40°Cでゆっくりと加えた。その後、混合物を室温で20分間撹拌した。

【増炭反応】シュレンクフラスコ中でキラルボロン酸エステル（1.0 eq）を無水THF (1.4 mL/mmol)に溶解し、続いて 無水ジクロロメタン（3.0 eq）を-40°Cで加えた。用時調製したLDA溶液を、冷却したフラスコ表面に流下させる形で、ゆっくりと添加した。さらに10分後、塩化亜鉛無水物(0.5 mL/mmol、2.0~4.0当量、無水THF溶液)を加え、冷却槽を除去し、反応液を室温で2~24時間撹拌した。

【求核置換】反応混合物を0°Cに冷却し、続いて求核剤溶液を添加した。冷却槽を除去したのち、室温で1~14日間撹拌した。

反応は飽和NH₄Cl水溶液を加えることで停止させた。5分後に水を加え、水相をn−ペンタンで3回抽出した。合わせた有機層を乾燥し(Na₂SO₄)、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗生成物を必要に応じてカラムクロマトグラフィーで精製した。

本工程では、ボロン酸エステル（1.96 g、7.83 mmol、1.0 eq)、無水ジクロロメタン(1.51 mL、d=1.32 g/mL、23.5 mmol、3.0 eq)、ジイソプロピルアミン(1.51 mL、d=0.71 g/mL、10.6 mmol、1.35 eq)、n-BuLi溶液(6.11 mL、1.6M in hexane、9.78 mmol、1.25 eq)、塩化亜鉛（2.13 g、15.7 mmol、2.0 eq)を反応させた。二時間後、更に臭化エチルマグネシウム溶液(19.6 mL、1.0M in THF、19.6 mmol、2.5eq)を加えて置換させた。後処理後、2.27 g (7.77 mmol、99%)の生成物を黄色油状物として単離した。

実験のコツ・テクニック

• LiCHCl₂はジクロロメタンからBuLi, -100℃で別バッチ調製、もしくはホウ素化合物の共存下、LDA, <-30℃で系中調製される。LiCHBr₂も、ホウ素化合物の共存下にLDAで系中調製させて用いられる。

関連動画

 

参考文献

1. (a) Matteson, D. S.; Sadhu, K. M.; Lienhard, G. E. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 5241. doi:10.1021/ja00407a051 (b) Matteson, D. S.; Sadhu, K. M. Organometallics 1984, 3, 614. doi:10.1021/om00082a019
2. Man, H.-W.; Hiscox, W. C.; Matteson, D. S. Org. Lett. 1999, 1, 379. doi:10.1021/ol990579+
3. Gorges, J.; Kazmaier, U. Org. Lett. 2018, 20, 2033. doi:10.1021/acs.orglett.8b00576

関連書籍

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関連反応

• ブラウンヒドロホウ素化反応 Brown Hydroboration
• ツヴァイフェルオレフィン化 Zweifel Olefination
• アガーウォール 不斉増炭反応 Aggarwal Asymmetric Homologation
• アガーウォール アセンブリライン合成 Aggarwal Assembly Line Synthesis

関連リンク

• Matteson反応（Chem-Station中国版・化学空間）
• Matteson, Don (Washington State University)
• Boron Homologation（PDF, MacMillan’s Group）
• Homologation of Boronic Esters using OrganoLithium（PDF, Guangbin Dong’s group）
• Boronic acid – Wikipedia
• Organometallic Chemistry (PDF)