アキラルな分子の結晶化によるキラリティーの自然発現と光不斉反応の新展開

通过非手性分子结晶自然表达手性以及光不对称反应的新进展

• 批准号: 14050021
• 负责人: 坂本 昌巳
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14050021/
• 关键词: 不斉結晶; 固相光反; 絶対不斉合成; ラセミ化; 不斉環境の保持; 不斉合成; 結晶相反応; 結晶

組織化された結晶空間には,均一系とは異なる特異な反応場が提供され,各々の分子は特徴ある反応挙動を示す。我々の研究グループでは結晶の特性を利用した次のテーマについて研究した。(1)組織化された結晶中での光反応による分子や結晶構造の動的現象の解明。(2)結晶により提供される特異な不斉環境の場を利用し,固相光反応による絶対不斉合成の開拓。(3)結晶化により記録された不斉な分子環境の異相間での絶対不斉合成への展開。結晶化の過程は分子の選択性に,結晶相反応は反応の選択性に優れている。この特性を巧みに活用し,自然晶出法によるキラリティーの自然発生や不斉結晶の固相光反応による絶対不斉合成を報告してきた。しかし,反応の選択性に優れていることは,逆に,限られた反応でしか利用できないことを意味している。反応の場を均一系やアモルファスへ展開する事によりこの問題を解決できる。すなわち,基質の結晶化によりキラリティーなどの分子情報を記録し,この情報を溶液系での多様性に活用することが可能になる。鎖状イミドはsp^2平面構造の窒素原子を有し,非対称なイミドの窒素原子上に非対称な置換基を導入すると置換基の回転がラセミ化に相当する。芳香環状の置換基が小さい場合は,C-N結合の自由回転によりアキラルである。ところが,この置換基を嵩高くしていくとある程度の寿命を持つようになる。もし,この分子が自然晶出により不斉結晶を形成すると,この結晶は溶解した後でも分子不斉を保つことができる。例えば窒素原子上にTetrahydronaphthy1基を有するプロキラルな非対称イミドの不斉結晶を低温のTHFに溶解し,CDスペクトルを測定すると,ラセミ化の半減期は7.7分(-20℃),31.7分(-30℃),147分(-40℃)であり,結晶化により記録された不斉分子情報を低温では長時間記憶していることを見出した。これらの不斉結晶を用いた固相光反応では,単一の立体配置の光学活性体(>99% ee)のオキセタンが得られた。さらに,低温溶液中での光反応でも90%eeの生成物が生成した。この溶液を-80℃で4日放置した後の光照射でも78%eeのオキセタンと、固相光反応ではほとんど得られないジアステレオマーも76%eeで得られた。このイミドはη-BuLi,MeLi,LAHなどの求核試薬との反応でも高い選択性で光学活性体が83%eeの付加生成物が得られた。η-BuLiとの反応ではTHF中,-80℃での反応で83%eeの付加体が得られ,MeLiでは塩化メチレン中-80℃での反応で79%eeの生成物を合成することに成功した。また,アキラルな2-ベンゾイルベンズアミドの中で,N,N-Diethy1およびN-Benzyl-N-ethyl誘導体が不斉結晶を形成し,さらに,低温で不斉環境を保持していることを見いだした(式3)。η-BuLiとの反応では70-82%eeの光学純度でBu付加体が得ることに成功した。以上のように,アキラルな基質の不斉結晶化を見出し,さらに今まで報告例のない均一系反応や有機金属試薬との反応に展開でき,新たな絶対不斉合成の領域を開拓した。

有组织的晶体空间提供了一个与均匀系统不同的独特反应场，每个分子都表现出独特的反应行为。我们的研究小组使用晶体特性研究了以下主题：（1）通过有组织的晶体中的光反应评估分子和晶体结构的动态现象。 （2）利用晶体提供的独特不对称环境的场来通过固相光反应来开发绝对不对称的合成。 （3）通过结晶记录的不对称分子环境的不同阶段之间发展成绝对不对称的合成。结晶过程在分子选择性方面非常出色，而晶相反应的反应选择性非常好。通过巧妙地利用这一特性，我们通过自然结晶方法和通过固相光反应对不对称晶体的绝对不对称合成报告了天然发生的手性。但是，出色的反应选择性意味着它只能在有限数量的反应中使用。可以通过将反应场扩展到同质系统或非晶系统来解决此问题。换句话说，底物的结晶允许记录分子信息，例如手性，并且可以将这些信息用于解决方案系统中的多样性。链酰胺具有带有SP^2平面结构的氮原子，当将不对称取代基引入非对称酰亚胺的氮原子上时，取代基的旋转与种族化相对应。当芳族环状取代基很小时，由于C-N键的自由旋转，它们是恰当的。但是，当这种取代基的体积时，它将具有一定的寿命。如果该分子通过自发结晶形成不对称的晶体，则即使溶解后，晶体也可以保持分子不对称。例如，测量了氮原子上含有四氢hyphy1基的不对称晶体，测量了氮原子上的四膜thy1基团，测量了低温THF和CD光谱，发现种族化的半寿命为7.7分钟（-20°C），31.7分钟（-30°C）和147分钟和147分钟（-40°C）和147°C，-40°°C，°°C°°C MOLEC COL MOLEC COL MOLEC MOLER MERTER（-40°C）c.在低温下，通过结晶储存了很长时间。使用这些不对称晶体的固相光反应在单个构型中产生了光学活性（> 99％EE）的氧烷。此外，低温溶液中的光反应也产生了90％的EE产物。将溶液在-80°C下持续4天，然后用光照射，以及78％的oxetane和76％EE的非对映异构体，这些EE几乎无法通过固相光电反应获得。该酰亚胺与亲核试剂（如η-buli，Meli和lah）反应高度选择性，并且使用83％EE的光活性物质获得了加法产物。在与η -buli的反应中，通过-80°C的反应在THF中通过反应获得了83％的EE加合物，并通过-80°C在-80°C中成功合成了79％EE产物，在-80°C的甲基甲基二氯甲烷中。还发现，在Achiral 2-苯甲酰苯二甲酰胺中，N，N-Diethy1和N-苄基N-乙基衍生物形成不对称的晶体，并在低温下进一步保留不对称的环境（方程3）。与η-buli的反应成功地获得了70-82％EE的光纯度的BU加合物。如上所述，发现了Achiral底物的不对称结晶，此外，它能够发展为前所未有的均质反应，并与有机金属试剂产生反应，从而探索了一个绝对不对称合成的新领域。

项目成果

Masami Sakamoto: "CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology"Photochemistry of Thioamides and Thioimides(in press). (2003)

坂本正美：《CRC有机光化学和光生物学手册》硫代酰胺和硫代酰亚胺的光化学（出版中）。

Masami Sakamoto: "Memory of Chirality Generated by Spontaneous Crystallization and Asymmetric Synthesis using the Frozen Chirality"J. Org. Chem.. 69・3. 942-946 (2003)

坂本正美：“利用冷冻手性进行自发结晶和不对称合成的手性记忆”J. 942-946。

Masami Sakamoto: "Palladium-catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation using Chiral Prolinol-Drived Aminophophine Ligands"Heterocycles. 60. 9-13 (2003)

Masami Sakamoto：“使用手性脯氨醇驱动的氨基膦配体进行钯催化的不对称烯丙基烷基化”杂环。

Masami Sakamoto: "Photochemistry of Nitrogen-Containing Thiocarbonyl Compounds"Heterocycles. 59. 399-427 (2003)

坂本正美：“含氮硫代羰基化合物的光化学”杂环。

Masami Sakamoto: "Diastereoselective Formation of Cage-type Adducts via A Novel Photoreaction of Nicotinic Acid Esters with Furan"Tetrahedron Lett.. 43. 6103-6105 (2002)

坂本正美：“通过烟酸酯与呋喃的新型光反应非对映选择性形成笼型加合物”Tetrahedron Lett.. 43. 6103-6105 (2002)