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，每个分子具有独特的反应行为。我们的研究小组使用晶体的特征研究了以下主题。 （1）由于有组织晶体中的光学反应引起的分子和晶体结构的动态现象。 （2）使用晶体提供的独特的不对称环境，通过固体光反应开创绝对合成。 （3）扩展通过结晶记录的不同相记录的不对称分子环境。结晶的过程是分子的选择，晶体反应在反应中非常好。利用这种特征，他报告了自然晶体定律的自然发生和不对称晶体的不对称光反应的绝对合成。但是，反应的绝佳选择意味着它只能在有限的反应中使用。可以通过将反应位置扩展到均匀的系统或氨基虫来解决此问题。也就是说，底物的结晶记录了手性等分子信息，并且这些信息可用于解决方案系统中的多样性。链酰胺具有SP^2平坦结构氮原子，并且在不对称的酰亚胺氮原子上引入不对称取代基时，取代基的旋转等于lacemi。如果芳族环的取代基很小，则由于C-N键的自由旋转，它是静脉。但是，如果这种取代基的增加，它将具有一定的寿命。如果该分子通过天然晶体形成不对称的晶体，则该晶体即使在溶解后也可以保持分子不对称。例如，如果在低温THF中溶解在氮原子上的不对称酰胺不对称的酰亚胺，一个四氢甲虫在氮原子上溶解并测量CD光谱，则裂解的半寿命为7.7分钟（-20°C），31.7分钟（31.7分钟）（31.7分钟）（31.7分钟）（ 31.7分钟（-30）。在使用这些不对称晶体的实心反应中，获得了具有单个三维排列的光活性体（> 99％EE）的氧埃氏剂。另外，在低温溶液中的光学反应中产生了90％的EE产物。在76％EE中，即使在-80°C离开该溶液4天后，在76％EE中获得了78％EE OXETAN，在76％EE中获得了78％的oxetan。高度选择了该酰胺，以响应源性试剂，例如η-buli，Meli和Lah，并且获得了具有光活性83％EE的其他产物。在与η -buli的反应中，在THF中获得-80°C的反应，并获得了83％EE的额外体，Meli在-80°C的反应中由79％EE产物合成-80°C，在-80°C。甲基氯化物。此外，我们发现N-Diethy1和N-苯甲酰-N-乙基脱离器在Akiral 2-苯甲酰苯甲酰胺中形成不对称的晶体，并且在低温下也保持不对称的环境。在与η-buli的反应中，BU添加剂是通过70-82％EE光学纯度成功获得的。如上所述，发现了Akiral底物的不对称结晶，并且可以在尚未报道的均匀反应中进行开发，并且与有机金属试剂的反应进行了反应，并开发了新的绝对合成区域。

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: "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)

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。