不斉自己触媒反応の開拓に基づく不斉の発生と自己増殖の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10304054
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: そ合 憲三 東京理科大学, 理学部, 教授 (90147504)
• 研究分担者: 柴田 高範 岡山大学, 理学部, 助教授 (80265735) ; 佐藤 格 東京理科大学, 理学部, 助手 (80318196)
• キーワード: 不斉自己触媒 / ピリミジルアルカノール / 不斉合成 / ジアルキル亜鉛 / 自己増殖 / 反応機構 / アミノ酸

研究概要

ピリミジルアルカノールを用いる不斉自己触媒反応における構造と活性の相関について検討を行った。ピリミジン環の2位の置換基の構造につき検討した結果アルケニル基およびビニル基が極めて有効であることを見出した。すなわち、鏡像体過剰率7%eeの2-アルケニル-5-ピリミジルアルカノールを不斉自己触媒として用い、2-アルケニル-5-ピリミジンカルバルデヒドとジイソプロピル亜鉛との反応を行ったところ、鏡像体過剰率が36%eeに向上した生成物が得られた。不斉自己触媒反応の特色を生かし生成物を次の不斉自己触媒反応に用いる連続的反応を5回行ったところ、鏡像体過剰率は99%eeに達することを明らかにした。さらに極微小不斉(0.0005%ee)の不斉自己触媒を用いて連続反応により99.5%ee以上に向上する不斉自己増殖反応を実現した。
次にキラルな物質存在下でピリミジンカルバルデヒドとジイソプロピル亜鉛の反応を行った。アキラルな配位子のトポロジーによるキラルなコバルト錯体存在下で反応を行ったところ、コバルト錯体のキラリティーに対応した絶対配置を持つピリミジルアルカノールが高エナンチオ選択的に生成した。本結果は、アキラルな配位子のトポロジーによるキラルな金属錯体を不斉源として用いる高エナンチオ選択的反応の最初の例である。またキラルなシクロファンおよびアレン類も不斉開始剤として有効に作用することを明らかにした。
不斉自己触媒反応の反応機構に関する知見を得る目的で、反応時間と収率の関係を測定した。本速度論的研究により、ピリミジンカルバルデヒドに関して1次、ジイソプロピル亜鉛に関して1次、反応系中で生成するピリミジルアルカノール亜鉛アルコキシドに関して2次である反応速度式が実測値とよく一致することを見出した。また反応はS字曲線を示し自己触媒反応である証拠を得ることが出来た。

研究成果

• [文献書誌] I.Sato: "Highly Enantioselective Asymmetric Autocatalysis Induced by Chiral Cobalt Complexes Due to the Topology of the Coordination of Achiral Ligands"Chem.Commun. 1022-1023 (2001)
• [文献書誌] K.Soai: "Application of Asymmetric Autocatalysis to the Determination of Absolute Configurations of Amino Acids with Low Enantiomeric Excesses"Enantiomer. 6. 189-192 (2001)
• [文献書誌] K.Soai: "Asymmetric Autocatalysis and the Origin of Chiral Homogeneity in Organic Compounds"Chem.Rec. 1. 321-332 (2001)
• [文献書誌] I.Sato: "Evidence of Asymmetric Autocatalysis in the Enantioselective Addition of Diisopropylzinc to Pyrimidine-5-carbaldehyde Using Chiral Pyrimidyl Alkano"Tetrahedron Asymmetry. 12. 1965-1969 (2001)
• [文献書誌] I.Sato: "Asymmetric Synthesis with a Chiral Catalyst Generated from Asymmetric Autocatalysis"Org.Lett. 3. 3851-3854 (2001)
• [文献書誌] I.Sato: "Asymmetric Synthesis of N-Diphenylphosphinylamines by Solvent-Free Enantioselective Addition of Dialkylzincs to N-Diphenylphosphinylimines"J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 2912-2914 (2001)
• [文献書誌] I.Sato: "Highly Enantioselective Asymmetric Autocatalysis of 2-Alkenyl- and 2-Vinyl-5-Pyrimidyl Alkanols with Significant Amplification of Enantiomeric Excess"Chirality. 14. 166-168 (2002)
• [文献書誌] I.Sato: "Asymmetric Autocatalysis of Pyrimidyl Alkanol Induced by Optically Active 1,1'-Binaphthyl,an Atropisomeric Hydrocarbon,Generated from Spontaneous Resolution on Crystallization"Chem.Lett. 2. 168-169 (2002)
• [文献書誌] K.Soai: "Asymmetric Autocatalysis and Its Application to Chiral Discrimination"Chirality. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Soai: "Asymmetric autocatalysis and the origin of chiral homogeneity of biologically relevant molecules in Fundamentals of Life"Elsevier(in press). (2002)