生成物を塩基とする新触媒サイクルによる分子骨格構築反応の開発

• Project Area: Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis
• Project/Area Number: 25105713
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山下 恭弘 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90334341)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2014: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2013: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 触媒 / 不活性炭素ー水素結合 / 分子骨格形成 / 強塩基 / 不活性炭素－水素結合

Outline of Annual Research Achievements

酸/塩基触媒による脱プロトン化を鍵とする高立体選択的分子骨格構築反応は、高い原子効率を実現できることから、最も重要な化学プロセスの一つであると言える。しかしながら、この反応に適用できる基質は触媒の脱プロトン化能に通常大きく依存してしまい、従来の触媒系では用いることのできる求核前駆体の構造に大きな制限があった。そこで、本研究ではこの様な問題を克服する触媒反応系の開発を行った。
エノラートのα，β-不飽和カルボニル化合物への触媒的1,4-付加反応は、1,5-ジカルボニル化合物を効率的に合成する有用な手法の一つである。これまでに様々な求核前駆体を用いる直接的触媒的不斉1,4-付加反応が開発され、報告されているが、カルボニル基α位の水素原子の酸性度が低いエステルやアミドを直接求核前駆体として用いる反応は、筆者らの知る限り報告がない。これまでの研究で、筆者らはこのようなエステルやアミドが、触媒量のKHやKHMDS存在下、α，β-不飽和アミドに対して高収率、高ジアステレオ選択的に付加反応することを報告した。そこで、本年度は本反応を触媒的不斉反応に展開すべく検討を行った。KHMDSに対して種々の不斉配位子の構造の検討を行ったところ、キラルクラウンエーテルが有効に機能することを見いだし、特に大環状キラルクラウンエーテルを用いた際に、目的の反応が高収率、高ジアステレオ、高エナンチオ選択的に進行することを見いだした。また、本反応は幅広い基質一般性をもって高立体選択的に進行することを明らかにした。一方で、単純エステルであるプロピオン酸tert-ブチルエステルを用いた際にも反応が進行し、目的物が高収率、中程度のジアステレオ選択性、高いエナンチオ選択性をもって得られた。我々の知る限り、本例は単純アミドやエステルを用いる直接的触媒的不斉1,4-付加反応の初めての例である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Catalytic Asymmetric Direct-type 1,4-Addition Reactions of Simple Amides (2015)
  • Author(s): Hirotsugu Suzuki, Io Sato, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society Volume: 137 Issue: 13 Pages: 4336-4339
  • DOI: 10.1021/jacs.5b01943
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lewis Acid/Metal Amide Hybrid as an Efficient Catalyst for Carbon-Carbon Bond Formation (2014)
  • Author(s): Yasuhiro Yamashita, Yuki Saito, Takaki Imaizumi, Shu Kobayashi
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 5 Issue: 10 Pages: 3958-3962
  • DOI: 10.1039/c4sc01332h
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Catalytic Imine–Imine Cross-Coupling Reactions (2014)
  • Author(s): Masatoshi Matsumoto, Masashi Harada, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 86 Pages: 13041-13044
  • DOI: 10.1039/c4cc06156j
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Cooperative Water Effect in Proazaphosphatrane-Catalysed Heterocycle Synthesis (2014)
  • Author(s): M. A. Honey, Y. Yamashita, S. Kobayashi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 50 Issue: 25 Pages: 3288-3291
  • DOI: 10.1039/c3cc49808e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organosuperbase-catalyzed Direct-type Michael Addition Reactions of Sulfonylimidates as Ester Surrogates (2013)
  • Author(s): Masuda, K.; Nakano, J.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Asian, J. Org. Chem. Volume: 2 Issue: 4 Pages: 303-306
  • DOI: 10.1002/ajoc.201300014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic Use of Zinc Amide for Transmetalation with Allylboronates: General and Efficient Catalytic Allylation of Carbonyl Compounds, Imines, and Hydrazones (2013)
  • Author(s): Cui, Y.; Li, W.; Sato, T.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Adv. Synth. Catal. Volume: 355 Issue: 6 Pages: 1193-1205
  • DOI: 10.1002/adsc.201201134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal Amides as the Simplest Acid/base Catalysts for Stereoselective Carbon-carbon Bond Forming Reactions (2013)
  • Author(s): Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 19 Issue: 29 Pages: 9420-9427
  • DOI: 10.1002/chem.201300908
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chiral Ca-, Sr-, and Ba-Catalyzed Asymmetric Direct-Type Aldol, Michael, Mannich, and Related Reactions (2013)
  • Author(s): Tsubogo, T.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Top. Organomet. Chem. Volume: 45 Pages: 243-270
  • DOI: 10.1007/978-3-642-36270-5_7
  • ISBN: 9783642362699, 9783642362705
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 金属アミドの触媒としての新しい可能性 (2015)
  • Author(s): 山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部、千葉
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] Development of Catalytic Asymmetric 1,4-Addition Reactions Using Simple Amides (2015)
  • Author(s): 鈴木弘嗣、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第９５春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部、千葉
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 遷移金属ルイス酸/金属アミドハイブリッド触媒の開発及び炭素-炭素結合生成反応への展開 (2015)
  • Author(s): 齋藤由樹、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第９５春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 単純エステルの触媒的不斉1,4-付加反応の開発 (2015)
  • Author(s): 佐藤維央、鈴木弘嗣、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第９５春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部、千葉
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 亜鉛を用いるルイス酸/金属アミドハイブリッド触媒の開発 (2015)
  • Author(s): 山下恭弘、南廣大、齋藤由樹、小林修
  • Organizer: 日本化学会第９５春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部、千葉
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] Development of Catalytic Asymmetric Endo-selective [3+2] Cycloaddition Reactions of Schiff Bases of α-Aminophosphonates Using Chiral Silver Amide (2015)
  • Author(s): DUTTON Mark、藍 良城、吉本進、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第９５春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス／薬学部、千葉
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] Toward Truly Efficient Acid/Base Catalysis; Development of Metal Amides as Highly Reactive Bifunctional Catalysts (2014)
  • Author(s): 山下恭弘、小林 修
  • Organizer: 41th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC-41)
  • Place of Presentation: シンガポール
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
  • Invited
• [Presentation] ルイス酸／金属アミドハイブリッド触媒 (2014)
  • Author(s): 齋藤由樹、今泉崇紀、山下恭弘、小林 修
  • Organizer: 第105回有機合成シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（大岡山キャンパス）、神奈川
  • Year and Date: 2014-06-10 – 2014-06-11
• [Presentation] 光学活性銅アミドを触媒とする高効率的不斉[3+2]付加環化反応の開発 (2014)
  • Author(s): 吉本進、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] キラル金属アミド触媒を用いるα-アミノホスホン酸エステルのSchiff塩基に対する触媒的不斉endo選択的 [3+2]付加環化反応の開発 (2014)
  • Author(s): 藍良城、吉本進、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] ルイス酸/金属アミドハイブリッド触媒の開発及び炭素ー炭素結合生成反応への展開 (2014)
  • Author(s): 齋藤由樹、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] 生成物塩基メカニズムによるエステルおよびアミドの触媒的不斉1,4-付加反応の開発 (2014)
  • Author(s): 鈴木弘嗣、山下恭弘、小林修
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] 生成物塩基メカニズムによるアルキルニトリルの触媒的不斉1,4-付加反応の開発 (2014)
  • Author(s): 山下恭弘、佐藤維央、鈴木弘嗣、小林修
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
• [Presentation] Development of Carbon-Carbon Bond Forming Reactions Using Metal Amides as Catalysts (2013)
  • Author(s): Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • Organizer: 10th International Symposium on Carbanion Chemistry (ISCC-10)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府）
  • Invited