P-キラルホスフィンの特性を活かした不斉協奏機能触媒の開発

开发利用对手性膦特性的不对称协同功能催化剂

基本信息

批准号：
20037009
负责人：
今本恒雄
金额：
$ 2.3万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

触媒的不斉合成において,触媒の不斉空間(立体配置)と生成物の絶対配置の相関関係を明らかにすることは,反応機構とりわけエナンチオ選択性の発現機構を解明する上での必須事項である。また,その相関関係に基づいて,未知の反応における生成物の絶対配置を予測することも可能である。我々は先にリン原子上に不斉中心をもつ配位子(P-キラルホスフィン配位子)を開発し,それらの不斉触媒能を検討するとともに,ロジウム錯体触媒不斉水素化などの代表的な不斉触媒反応の機構の解明を目ざして研究を行ってきた。我々が開発した不斉触媒の構造は極めて単純であるが,ほぼ100%の極めて高いエナンチオ選択性を発現することが明らかとなった。この高度のエナンチオ選択性は,選択性にかかわる複数の因子が協奏的に機能することによって発現したと考えられる(東京工業大学Ilya Gridnev准教授との共同研究)。キラルホスフィン配位子((R,R)-QuinoxP*)を用いて得られたロジウム錯体によるデヒドロアミノ酸の不斉水素化の結果を(S)-BINAPを用いた場合の結果と比較したところ,両者ともにR-体の還元生成物を極めて高いエナンチオ選択性で与えた。これに対して,アリールボロン酸のα,β-不飽和ケトンへの1,4-付加反応では,互いに逆の絶対配置をもつ生成物を極めて高い不斉選択性で与えた。同様な生成物の立体配置の逆転は,β-ケトエステルのルテニウム錯体触媒による不斉水素化においても見られた。これらの矛盾しているように見える実験事実は,エナンチオ選択性を発現する段階でのリン原子上の置換基の影響を考慮することによって合理的に説明できる。すなわち,QuinoxP*ではt-ブチル基はメチル基よりも常にかさ高い置換基として作用するのに対して,BINAPにおける互いにジアステレオトピックな二つのフェニル基は,反応の種類によってその立体的相互作用の大きさが互いに異なるためである。

在催化不对称合成中，阐明催化剂的不对称空间（构型）与产物的绝对构型之间的相关性对于阐明反应机理，尤其是对映选择性的机理至关重要。还可以根据相关性预测未知反应中产物的绝对构型。我们首先开发了在磷原子上具有不对称中心的配体（P-手性膦配体），并研究了它们的不对称催化能力，以及铑络合物催化的不对称氢化等代表性应用。不对称催化反应的机理。尽管我们开发的不对称催化剂的结构极其简单，但研究表明它表现出几乎100%的极高对映选择性。这种高度的对映选择性被认为是由参与选择性作用的多种因素共同造成的（与东京工业大学 Ilya Gridnev 副教授的联合研究）。比较使用手性膦配体((R,R)-QuinoxP*)与使用(S)-BINAP获得的铑配合物对脱氢氨基酸进行不对称氢化的结果，均得到具有极高对映选择性的R-还原产物。相比之下，芳基硼酸与α,β-不饱和酮的1,4-加成反应得到具有相反绝对构型的产物，并且具有极高的手性选择性。在钌配合物催化的β-酮酯不对称氢化中也观察到了类似的产物构型反转。这些看似矛盾的实验事实可以通过考虑取代基在表达对映选择性阶段对磷原子的影响来合理解释。也就是说，在 QuinoxP* 中，叔丁基始终充当比甲基更大的取代基，而在 BINAP 中，两个相互非对映苯基具有取决于反应类型的空间相互作用，这是因为尺寸。彼此不同。