分子内カチオン-π相互作用を利用する立体選択的付加反応

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650901
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 山田 眞二 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 助教授 (30183122)
• Keywords: カチオンーπ相互作用 / 面選択的反応 / ニコチン酸アミド / 1, 4-ジヒドロピリジン / 求核付加反応 / オキサゾリジン

Research Abstract

近年、新しい分子間相互作用としてその重要性が認識されて来ているカチオン-π相互作用を、立体配座制御の一つの手法として用い、ピリジニウム環の片側を分子内に存在するπ面で遮蔽することで、面選択的付加反応への利用を検討した。目的化合物として、ピペリジンアルカロイドなどの生理活性物質の合成に有用な、キラルな1, 4-ジヒドロピリジン類の合成を試みた。
不斉補助基として、アミノ酸より誘導されるキラルなオキサゾリジン基を用い、ニコチン酸アミドを合成し、そのピリジン環に対する求核剤の不斉付加により、キラルな1, 4-ジヒドロピリジン類の合成を試みた結果、高い位置および立体選択性で目的物が得られることがわかった。得られた生成物の絶対立体配置はX線結晶解析によりS配置であることを明らかにした。
本反応の立体選択性発現は、カチオン-π相互作用によることを明らかにするため、反応中間体に対応するN-メチルピリジニウム塩を合成し、その構造についてNMR、X線結晶構造解析により検討を行った。その結果、1HNMRよりピリジニウム環の4、5位が大きく低磁場にシフトすることが明らかになり、分子内カチオン-π相互作用が強く示唆された。さらにX線結晶構造解析では、不斉補助基にベンジル基を有するものでは、フェニル基とピリジニウム基が平衡に重なり、その面間隔は約3.4Åであることがわかり、二つの面の間にカチオン-π相互作用が働いていることが明らかになった。このような、分子内におけるカチオン-π相互作用を明らかにしたのはこれが初めての例である。
今後、種々の求核試薬の適用範囲の検討、ならびに本反応の天然物合成への利用を検討する予定である。

Research Products

• [Publications] S.Yamada, T.Misono: "Intra-and Intermolecular Interactions between a Thiocarbonyl Group and a Pyridinium Nucleus"Tetrahedron Lett.. 42. 5497-5500 (2001)
• [Publications] S.Yamada, C.Morita: "Regio-and Stereoselective Addition of Ketene Silyl Acetals to Quinolinium Salts by Way of an Intramolecular C=O…Qu+orC=S…Qu+Interaction""Chem. Lett.. 1034-1035 (2001)
• [Publications] S.Yamada, E.Noguchi: "Dynamic Kinetic Resolution of Hemiaminals with Axally Chiral Twisted Amide"Tetrahedron Lett.. 42. 3621-3624 (2001)
• [Publications] S.Yamada, K.Matsuda: "Remarkable Thiocarbonyl and Ring-Size Effects on the Amide Bond Twisting"Chem. Lett.. 750-751 (2001)
• [Publications] S.Yamada, T.Misono, M.Ichikawa, C.Morita: "Regio-and Stereoselective Synthesis of 1, 4-Dihydropyridines by way of an Intramolecular Interaction of a Thiocarbonyl or Carbonyl with a Pyridinium Nucleus"Tetrahedron. 57. 8939-8949 (2001)