水溶液中の不斉Lewis酸触媒反応の開発

• 研究課題/領域番号: 13771329
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化学系薬学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 眞鍋 敬 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (00251439)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: アルドール反応 / マンニッヒ反応 / ルイス酸 / アリル化反応 / 不斉反応 / キラル触媒 / クラウンエーテル / 希土類金属 / Lewis酸 / 触媒 / Mannich型反応 / 水中反応 / エナンチオ選択的反応

研究概要

触媒量の不斉源から大量の光学活性化合物を得ることができる触媒的不斉合成反応は、医薬品合成を始めとする有機合成化学の分野において極めて有用な手法の一つである。更に、反応溶媒として水を用いる合成反応は、水が持つ特有の性質を活用することで、有機溶媒中では見られない反応性・選択性を具現できる可能性がある。そこで本研究では、有機合成化学におけるもっとも重要な反応の一つである、Lewis酸触媒を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応を、水溶液中で実現することを目標とし、キラルLewis酸触媒の開発を行った。検討の結果、以下の新規触媒系を開発した。
(1)キラルクラウンエーテルと希土類金属トリフラートを組み合わせることにより、水系溶媒中での触媒的不斉向山アルドール反応を実現した。この触媒系により、光学活性βヒドロキシケトンおよびβヒドロキシチオエステルが得られる。また、種々の置換基を有するキラルクラウンエーテルを用いることにより、本触媒系におけるクラウンエーテル上の置換基効果を明らかにした。また、X線結晶解析ならびに核磁気共鳴法等により、不斉反応の選択性に影響を与える因子について明らかにした。
(2)光学活性キラルジアミン型配位子と数種の金属塩とを用いる水系溶媒中での触媒的不斉反応(カルボニル化合物のアリル化反応およびヒドラゾンを基質とするMannich型反応)を開発した。これらの反応系では、配位子の存在により反応が劇的に加速されることが明らかになり、今後の新規触媒系の開発に重要な指針を与ることができた。

研究成果

• [文献書誌] Kobayashi, S., Aoyama, N., Manabe, K.: "Ligand-Accelerated Cadmium-Catalyzed Allylation of Aldehydes and Ketones in Aqueous Media"Synlett. 483-485 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Hamada, T., Manabe, K.: "Catalytic Asymmetric Mannich-type Reactions in Aqueous Media"J. Am. Chem. Soc.. 124. 5640-5641 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Aoyama, N., Manabe, K.: "Ligand-accelerated Cadmium-catalyzed Asymmetric Allylation Reactions in Aqueous Media"Chirality. 15. 124-126 (2003)
• [文献書誌] Hamada, T., Manabe, K., Ishikawa, S., Nagayama, S., Shiro, M., Kobayashi, S.: "Catalytic Asymmetric Aldol Reactions in Aqueous Media Using Chiral Bis-pyridino-18-crown-6-Rare Earth Metal Triflate Complexes"J. Am. Chem. Soc.. (in press).
• [文献書誌] Mori, Y., Manabe, K., Kobayashi, S.: "Catalytic Use of a Boron Source for Boron Enolate-Mediated Stereoselective Aldol Reactions in Water"Angew. Chem., Int. Ed.. 40. 2815-2818 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Hamada, T., Manabe, K.: "Lewis Acid-Catalyzed Allylation Reactions of Acylhydrazones with Tetraallyltin in Aqueous Media"Synlett. 1140-1142 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Hamada, T., Nagayama, S., Manabe, K.: "Asymmetric Catalysis in Aqueous Media : Use of Metal-Chiral Crown Ethers as Efficient Chiral Lewis Acid Catalysts in Asymmetric Aldol Reactions"J. Braz. Chem. Soc.. 12. 627-633 (2001)
• [文献書誌] Manabe, K., Sun, X.-M., Kobayashi, S.: "Dehydration Reactions in Water. Surfactant-Type Bronsted Acid-Catalyzed Direct Esterification of Carboxylic Acids with Alcohols in an Emulsion System"J. Am. Chem. Soc.. 123. 10101-10102 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Shiraishi, N., Lam, W.W.-L., Manabe, K.: "Asymmetric Synthesis of Proline and Pipecolic Acid Phosphorous Analogues Using Enantioselective Deprotonation-Carboxylation Reactions"Tetrahedron Lett.. 42. 7303-7306 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Iimura, S., Manabe, K.: "Dehydration Reactions in Water. Surfactant-type Bronsted Acid-catalyzed Dehydrative Etherification, Thioetherification, and Dithioacetalization in Water"Chem. Lett.. 10-11 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Manabe, K., Ishitani, H., Matsuo, J.: "In Science of Sytnhesis, Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations, Bellus, D.; Ley, S. V.; Noyori, R.; Regitz, M.; Schaumann, E.; Shinkai, I.; Thomas, E. J.; Trost, B. M., Eds."Georg Thieme Verlag. 53 (2002)