水素結合を戦略的相互作用とする基質認識型キラルBrφnsted塩基触媒の設計開発

使用氢键作为策略相互作用的底物识别手性布朗斯特碱催化剂的设计和开发

基本信息

批准号：
18037003
负责人：
寺田眞浩
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku 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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

グアニジン塩基がプロトン受容した際に形成する水素結合の方向制御に着目し、基質認識部位としての積極的な利用と反応点近傍への効果的な不斉反応場の構築を目指し触媒分子を設計した。要約すると(1)多点水素結合による基質の配向制御によって制御された不斉反応場を構築する。(2)従来の5,6員環などの普通環ではなく、7員環に加えて9員環などの中員環形成により反応点近傍に不斉環境が構築可能な分子設計を行なう。これらの設計戦略を具現化する軸不斉源として、ビナフチル骨格を選択することにした。光学活性ビナフチル誘導体は入手容易かつ多くの化学修飾例、特に3,3'-位への置換基導入が報告されていること、また3,3'-位置換基(G)を適宜選択することで不斉環境を比較的遠くに及ぼすことが可能である。さらに、窒素原子を含む環構造が軸不斉を含んでいるため、中員環構造をとったとしても配座の自由度が比較的小さく複数の反応場の形成が避けられることもビナフチル骨格の利点として挙げられる。本申請研究は触媒反応系の開拓とそれに相応しい高活性と高立体選択的な軸不斉グアニジン触媒の設計開発が鍵となる。そこで、基本となる軸不斉グアニジン触媒のライブラリーを構築するとともに、それを用いて反応系の探索を中心に研究を展開した。触媒ライブラリーは7員環、9員環グアニジンともに、ビナフチル骨格の3,3'-位に導入する置換基(G)に、立体電子的効果の大きく異なる各種置換ベンゼン環を導入して構築した。このライブラリーをもとに触媒と反応基質間、特に求核剤との間で多重水素結合可能な反応系の探索を行った。その結果、軸不斉グアニジンが1,3-ジカルボニル化合物を求核剤とするニトロアルカンとの1.4-付加反応ならびにアゾジカルボキシレートとの不斉アミノ化反応の優れた不斉触媒として機能することを明らかにした。

催化剂分子的重点是在接收鸟嘌呤碱后形成的氢键的定向控制，被设计为用作底物识别位点，并在反应点附近创建有效的不对称反应场。总而言之，（1）通过通过多点氢键控制底物的方向来构建一个不对称反应场。（2）分子设计不是传统的正常环，例如5-6元环，而是通过形成中间元环（例如7元环）形成中间元环（例如9元环），从而形成反应点附近的不对称环境。我们已决定选择双乙二醇骨架作为体现这些设计策略的轴向不对称来源。光学活跃的双丙基衍生物很容易获得，据报道可以在3,3'位置引入取代基，并且通过适当选择3,3'-替代组（G），可以相对较远地施加不对称的环境。此外，由于包含氮原子的环结构包含轴向不对称特性，即使采用了内侧环结构，因此构象中的自由度可能相对较小，并且可以避免多个反应场的形成。该应用研究的关键是开发催化反应系统，并设计和开发合适的高度活跃和高度立体轴向性的轴向不对称鸟嘌呤催化剂。因此，我们构建了一个基本的轴向不对称鸟苷催化剂的库，并用它们来开发着专注于寻找反应系统的研究。催化剂文库的构建是通过将各种取代的苯环引入了7元和9元的鸟嘌呤的立体电代效应中，并在双膜苯基骨架的3,3'-位置引入的取代基（G）中。基于此库，搜索了能够在催化剂和反应物底物（尤其是核粒子）之间多路复用的反应系统。结果，据表明，轴向不对称的鸟嘌呤可作为与硝基烷烷的1.4-掺杂反应的出色不对称催化剂，硝基烷烷在使用1,3-二甲磺酰基化合物作为核粒和非对称胺化合物与偶氮二羧酸盐反应。