スーパー・ブレンステッド酸触媒を用いる迅速化学合成

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23225002
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 山本 尚 中部大学, 総合工学研究所, 教授 (20026298)
• Project Period (FY): 2011-05-31 – 2016-03-31
• Keywords: 分子性触媒 / 選択的合成 / アルドール反応 / ケイ素ルイス酸

Research Abstract

本研究の平成24年度は、(1) 我々の開発したスーパー・ブレンステッド酸を用いてスーパー・シリル基の作る特殊な反応空間を用いた新規合成プロセスの開発と (2) 高活性不斉ケイ素ルイス酸触媒の創製を目的に研究を行った。その詳細を以下に示す。
(1) 微量のブレンステッド酸触媒による嵩高いスーパー・シリル基を用いた全く前例のない逐次に反応が進行する分子内アルドール反応と分子間アルドール合成を組み合わせた新規合成プロセスの開発を行った。この反応は分子内にスーパー・シリル・エノール・エーテルを２つ有する基質を用いることで実現する。この原料は新規化合物となるが、当初の計画通り、ジアルデヒドとスーパー・シリル・トリフラートを用いたソフト塩基による手法で立体選択的にジシリル・エノール・エーテルを合成することができた。そこでスーパー・ブレンステッド酸を触媒としてジシリル・エノール・エーテルとアルデヒドとの反応を試みたところ、反応は速やかに進行した。このとき完全な立体制御が行われ、3位と5位にシリルオキシ基を有した6員環アルデヒドを得ることができた。このとき、不斉点を一挙に4つも制御したことになる。
(2) ケイ素ルイス酸を用いる重要な有機合成反応は数多く知られている。我々は高活性不斉ケイ素ルイス酸触媒を合成し、不斉反応に利用する研究を行ってきた。しかしながらそのような不斉ケイ素ルイス酸触媒を向山アルドール反応に適応する場合、系中で二種類のケイ素ルイス酸が生じる可能性があり、不斉反応の実現のためにはこのケイ素移動を制御する必要がある。そこで我々はケイ素移動の選択性を調べるために詳細な実験を行った。その結果、非常に嵩高いトリストリメチルシリルシリル(TTMS)基を用いた場合にケイ素移動を完全に制御できることを見いだした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究は良好な結果が得られ、順調に進展していると考えられる。嵩高いスーパー・シリル基を用いた全く前例のない逐次に反応が進行する分子内アルドール反応と分子間アルドール合成を組み合わせた合成プロセスの開発では、多くの基質で高い選択性を得ることができている。さらに立体化学についても明らかになり、その立体選択性を発現するメカニズムについてもわかってきた。ケイ素ルイス酸の開発においても不斉発現に重要なケイ素移動の完全な制御を達成した。不斉反応には応用できていないが順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

研究は順調に進展している。次年度以降さらなる発展を目指している。具体的には、
(1) 我々はこれまでに微量のブレンステッド酸触媒による嵩高いスーパー・シリル基を用いた全く前例のない逐次に反応が進行する分子内アルドール反応と分子間アルドール合成を組み合わせた新規合成プロセスの開発に成功した。そこで、次に、反応開始をアルデヒドからのアルドール反応だけではなく、プロトン化、ハロゲン化やエポキシ化で開始し、より有用性の高い化合物を立体選択的に合成する。また、これらの不斉反応への展開も行う。具体的には、プロトン化/分子内アルドール反応の開発が成功した場合、四塩化スズ-光学活性ビナフトール誘導体をプロトン源として不斉反応の検討を行う。
(2) ケイ素ルイス酸を向山アルドール反応に適応する場合、系中で二種類のケイ素ルイス酸が生じる可能性があり、不斉反応の実現のためにはこのケイ素移動を制御する必要がある。我々はこれまでに、非常に嵩高いトリストリメチルシリルシリル基を用いた場合にケイ素移動を完全に制御できることを見いだしている。そこで、この知見に基づき非常に嵩高いシリル基を有した不斉触媒を合成し、これを用いた触媒的不斉アルドール反応を行う。