Efficient Asymmetric Transformation of Esters using Zwitterionic Catalysts

使用两性离子催化剂实现酯的高效不对称转化

• 批准号: 20J10950
• 负责人: 若藤 空大
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10950/
• 关键词: 相間移動触媒; 不斉加アルコール分解; 動的速度論分割; アズラクトン; アミノ酸エステル; 配座探索; 有機分子触媒; 双性イオン触媒; 四級アンモニウム塩; 不斉塩基加水分解; エステル類; アズラクトン類

不斉有機分子触媒を用いたエステル類の効率的不斉変換法開発のため、キラル相間移動触媒を用いたアズラクトン類の不斉加アルコール分解反応の開発を行った。アズラクトン類のa位置換基検討では１級から３級のアルキル置換基について検討を行ったところ、t-Bu基等の立体的にかさ高い置換基にて最大98.5:1.5 erの高い立体選択性で目的物を得られることが明らかとなった。次に、アルコール類の基質適用範囲を検討したところベンジルアルコールや置換ベンジルアルコールにておおむね高い収率と良好な立体選択性で目的物が得られることが分かった。特に、2,4,6-トリメチルベンジルアルコールといったフェニル基上の2位に置換基を有するアルコールでは立体選択性の向上が見られた一方で、4-トリフルオロメチルベンジルアルコールのように電子吸引性の置換基を持つアルコールでは立体選択性の大幅な低下が確認された。また、ベンジルアルコールのように疎水性のアルコールを用いた場合には従来の液/液二相系での反応にて目的物を中程度から高い収率で得ることができていたが、メタノールのような水溶性アルコールでは二相の混和が原因と考えられる収率の大幅な低下が見られた。そこで、塩基水溶液の代替として固体塩基を用いることで水溶性アルコールについても適用が可能となった。本反応の反応機構解析として、4位置換ベンジルアルコール類についてHammettプロットを作成し、置換基定数と立体選択性の相間について調査したところ直線関係にあることが明らかとなった。最後に、本反応の立体選択性発現機構解明のため福岡工業大学蒲池教授との共同研究を行い、反応の遷移状態構造の配座探索、DFT計算を行うことで有力な遷移状態構造を得ることに成功し、水素結合やp-pスタッキングといった非共有結合性の相互作用が立体選択性に大きな影響を与えていることが示唆された。

为了使用不对称的有机分子催化剂开发酯的有效的不对称转化方法，我们使用手性相转移催化剂开发了阿兹乳酮的非对称酒精分解反应。在研究azlactone的位置替代基时，研究了第三级烷基取代基，并发现可以以高达98.5：1.5 er的高立体选择性获得目标产物，高达98.5：1.5 ER，具有一个空间笨重的取代基，例如T-BU组。接下来，当研究酒精底物的应用范围时，发现目标产物的产量通常很高，并且在苄醇和取代的苄醇中获得了良好的立体选择性。特别是，在苯基上有取代基的醇（例如2,4,6-三甲基苯甲酰醇）提高了立体选择性，而具有电子吸收取代基的酒精，例如4-三氟甲基苯基醇，显着降低了立体纤维的降低。此外，当使用疏水性醇（例如苄醇）时，可以通过常规的液体/液体两相反应以中等至高收益率获得目标产物，但是在水溶性醇（例如甲醇）（例如甲醇）中观察到的产量显着降低，例如甲醇，这被认为是由两相的结合引起的。因此，通过使用固体碱作为水碱溶液的替代方案，可以施用水溶性醇。作为对该反应的机理分析，制备了四个位置苄醇的Hammett图，并研究了取代数常数和立体选择性之间的相间，并发现该反应具有线性关系。 Finally, in order to clarify the stereoselectivity of this reaction, we conducted a joint research with Professor Kamaike, Fukuoka Institute of Technology, and by conducting conformational searches of the transition state structure of the reaction and DFT calculations, we successfully obtained a powerful transition state structure, suggesting that non-covalent interactions such as hydrogen bonding and p-p stacking have a major influence on stereoselectivity.

项目成果

Dynamic Kinetic Resolution of Azlactones via Phase-Transfer Catalytic Alcoholysis

• DOI: 10.1021/acscatal.1c03076
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: ACS Catalysis
• 影响因子: 12.9
• 作者: Kodai Wakafuji;Satsuki Iwasa;Kina N. Ouchida;Hyemin Cho;H. Dohi;E. Yamamoto;T. Kamachi;M. Tokunaga