Stereoselective nucleophilic additions to cyclic organocations: Inversion of stereochemistry and their utility for asymmetric synthesis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05478
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Suga Seiji 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (50291430)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カチオンプール法 / イミニウムイオン / 立体化学 / 求核剤

Outline of Final Research Achievements

Various cyclic N-acyliminium ions having substituents derived from piperidine (6-membered ring) and pyrrolidine (5-membered ring) were generated by the indirect cation pool method, and the stereoselectivity in the reaction with various nucleophiles was examined. As a result, we found a phenomenon that the stereoselectivity was completely inversed by changing the nucleophiles, and clarified that the structure of the nucleophile and the counterion of the organic cation strongly affected the phenomenon. Asymmetric synthesis of disubstituted cyclic alkaloids using this phenomenon was also performed, and four stereoisomers with an enantiomeric excess of almost 100% from a single cation precursor were successfully obtained.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヘテロ原子を有する環状化合物は、生物活性を有するものが多く、その立体選択的な合成法の開発は、最も重要な課題の一つである。中でも、ヘテロ原子のα位に炭素カチオンを生成させ、これに求核剤を作用させることにより、この炭素上で結合形成を行う反応は、汎用される分子変換手法の一つであるが、立体選択性に関する議論は経験則に基づくものが主であった。本研究は独自に見出した有機カチオンの発生法を使って、分光学的な手法を含めた実験科学と計算科学を組み合わせることで、これらの立体選択性を理解することができることを示した点が最も重要な点である。