エナンチオ選択的接触水素化による光学活性物質の直截的合成手法の確立

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03555178
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高谷 秀正 京都大学, 工学部, 教授 (40022644)
• 研究分担者: 佐用 昇 高砂リサーチ, インスティテュート・第一研究開発室, 副主任 ; 雲林 秀徳 高砂リサーチ, インスティテュート・第一研究開発室, 室長 ; 野崎 京子 京都大学, 工学部, 助手 (60222197) ; 太田 哲男 京都大学, 工学部, 助手 (50213731)
• キーワード: BINAP / 不斉水素化 / α,β-不飽和カルボニル化合物 / 官能基選択的水素化 / チオフェン-3-オ-ル / BINAP-Ru3核錯体 / 錯体の溶液中での挙動

研究概要

(1)新世代のβ-ラクタム系抗生物質のきわめて重要な中間体である(2S,3R)-2-アシルアミノ-3-ヒドロキシブタン酸エステルの高効率合成法を完成するため、(±)-2-アシルアミノ-3-オキソブタン酸エステルのラセミ化を伴う不斉水素化の手法の確立に向かって、各種条件(触媒や溶媒の種類、反応温度、水素圧等)を系統的に検討した。触媒としては陰イオンにヨウ素をもつ錯体[〔RuI(binap)(p-cymene)〕I]が、また溶媒には少量の水やメタノ-ルを含んだ塩化メチレンがよく、50℃、水素圧50kg/cm^2で反応を行うと、高い立体選択性で反応が進行することを見いだした。さらにBINAP誘導体として、リン原子についたフェニル基のメタ位置換基が立体選択性に効果的であることを明かにした。最終的にはメタ位にそれぞれtert-ブチル基をもつBINAP誘導体を用い、ほぼ完全な立体選択性(98%de、99%ee)を達成した。
(2)新たにBINAP-Ru錯体を用いると、5員環α,β-不飽和カルボニル化合物(α-アルキリデン-γ-ブチロラクトン、2-ペンチリデンシクロペンタノン)を極めて高い不斉収率(>95%ee)で水素化できることを見いだし、各種生理活性物質合成中間体として重要なシクロペンタノン誘導体の不斉合成の道を開いた。また、γ-メチレン-γ-ブチロラクトン類の不斉水素化でも最高94%eeを得た。
(3)BINAP-Ir錯体に補助配位子(PPh_2(o-Me_2NC_6H_4))を組み合わせた触媒系を完成させ、α,β-不飽和カルボニル化合物((E)-4-フェニル-3-ブテン-2-オン)のカルボニル基のみをケモセレクティブに不斉還元し(97%の官能基選択性、65%のエナンチオ過剰率)、対応するアリルアルコ-ルを得た。
(4)H_8-BINAP-Ir錯体と(PPh(o-Me_2NC_6H_4)_2)を組み合わせた触媒系を創出し3-チオフェノンを最高83%eeで還元することに成功した。生成物のチオフェン-3-オ-ルはβ-ラクタム系抗生物質の重要な構成要素である。
(5)各種オレフィンやケトン類の不斉水素化の優れた触媒であるカチオン性錯体〔Rux((S)-binap)(arene)〕Yの溶液中における挙動を検討し、これらの錯体が溶液中で溶媒の種類により種々の異なった構造をもつことを明らかにするとともに、触媒反応におけるこれらの錯体の役割を解明した。とくに、メタノ-ルの中では新規BINAP-Ru3核錯体が得られることを見いだし、構造を明らかにするとともに触媒活性、安定性などについて興味ある知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] X.Zhang,K.Mashima,K.Koyano,N.Sayo,H.Kumobayashi,S.Akutagawa,H.Takaya: "Synthesis of Partially Hydrogenated BINAP Variants." Tetrahedron Lett.32. 7283-7286 (1991)
• [文献書誌] K.Mashima,T.Hino,H.Takaya: "Synthesis and Characterization of Cationic Trinuclear BINAP-Ru(II) Complexes: Crystal Structure of [Ru_3Cl_5((S)-binap)_3]BF_4." Tetrahedron Lett.32. 3101-3104 (1991)
• [文献書誌] K.Mashima,Y.Matsumura,K.Kusano,H.Kumobayashi,N.Sayo,Y.Hori,T.Ishizaki,S.Akutagawa,H.Takaya: "Highly Stereoselective Asymmetric Hydrogenation of 2-Benzamidomethy1-3-oxobutanoate Catalyzed by Cationic BINAP-Ruthenium(II) Complexes." J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,. 609-610 (1991)
• [文献書誌] K.Mashima,T.Akutagawa,X.Zhang,H.Takaya,T.Taketomi,H.Kumobayashi,S.Akutagawa: "Chemoselective Asymmetric Hydrogenation of α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds to Allylic Alcohols Catalyzed by [Ir(binap)(cod)]BF_4-Aminophosphine." J.Organomet.Chem.
• [文献書誌] T.Ohta,T.Miyake,N.Seido,H.Kumobayashi,S.Akutagawa,H.Takaya: "Asymmetric Hydrogenation of α-and γ-Alkylidene-γ-butyrolactones and α-alkylidenecyclopentanones Catalyzed by BINAP-Ru(II) Complexes." Tetrahedron Lett.,. 32. 635-638 (1992)
• [文献書誌] N.Sakai,K.Nozaki,K.Mashima,H.Takaya: "Asymmetric Hydroformylation of Vinyl Acetate by Use of Chiral Bis(triarylphosphite)-Rhodium(I) Complexes." Tetrahedron:Asymm.