金属錯体と有機触媒間の二次的相互作用を鍵とする触媒的不斉C-H官能基化法の開拓

利用金属配合物和有机催化剂之间的二次相互作用开发催化不对称C-H官能化方法

基本信息

批准号：
19J21252
负责人：
栗原拓丸
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

非共有結合性相互作用を利用した不斉C-H官能基化法の開発を目指し、第9族遷移金属とキラルカルボン酸、キラルウレア触媒の組み合わせを検討した。当初のコンセプト通りエナンチオ選択性は発現したものの、その選択性は低い値にとどまった。比較的弱い非共有結合性相互作用では遷移状態における自由度が高く多様な配座を取りうることが低い選択性の原因であると考察した。そこでキラル有機触媒と基質が共有結合を形成するような反応デザインへと　変更した。種々の有機触媒を検討した結果、キラル求核触媒であるイソカルコゲンウレア触媒を第9族遷移金属と組み合わせることでエナンチオ選択性が発現することを見出した。また様々な配向基を有する基質や求電子剤を検討したところ、ベンジルアミン誘導体と不飽和アシルフルオリドを用いることで七員環ラクタムが高収率かつ高エナンチオ選択的に得られることを見出した。本反応はCp*Rh触媒によるベンジルアミン誘導体オルト位C-H結合の切断により生じる求核的なメタラサイクルと、求核触媒により活性化された求電子剤と1,4-付加反応と、続く分子内アミド形成により目的物が得られる。Cp*Rh触媒を用いることで、強塩基を必要としない温和な条件下、一般的に不活性なC(sp2)-H結合を活性化し求核剤として利用することに成功している。さらにセレンを有するイソカルコゲンウレア触媒を用いることで共有結合に加え、カルコゲン結合を駆使することで活性中間体の立体が厳密に制御され最高99:1 erの選択性を実現している。以上、当初の予定とはやや異なるものの特性の異なる2つの触媒の協働により既存法とは異なる手法での不斉C-H官能基化法の開発を達成した。

为了开发一种利用非共价相互作用进行不对称 C-H 官能化的方法，我们研究了第 9 族过渡金属、手性羧酸和手性脲催化剂的组合。尽管按照最初设想实现了对映选择性，但选择性仍处于较低值。我们认为选择性低的原因是相对较弱的非共价相互作用在过渡态具有很高的自由度并且可以呈现多种构象。因此，我们将反应设计改为手性有机催化剂和底物形成共价键。通过研究各种有机催化剂，我们发现对映选择性可以通过将手性亲核异硫属脲催化剂与第9族过渡金属结合来表现。此外，通过研究具有不同导向基团的底物和亲电子试剂，我们发现使用苄胺衍生物和不饱和酰氟可以高产率和高对映选择性地获得七元环内酰胺。该反应涉及Cp*Rh催化剂使苄胺衍生物邻位C-H键断裂生成亲核金属环，与亲核催化剂活化的亲电子试剂发生1,4-加成反应，以及随后的分子内反应。通过酰胺形成获得所需产物。通过使用 Cp*Rh 催化剂，我们成功地激活了通常不活泼的 C(sp2)-H 键，并在温和条件下将其用作亲核试剂，无需强碱。此外，通过使用含硒的异硫族尿素催化剂，通过充分利用除共价键外的硫族键来严格控制活性中间体的空间结构，实现高达99:1er的选择性。如上所述，我们通过使用两种不同性质的催化剂，成功地开发了一种与现有方法不同的不对称C-H官能化方法，尽管它与我们最初的计划略有不同。