Development and application of novel binaphthyl-type chiral catalysts

新型联萘型手性催化剂的开发及应用

基本信息

批准号：
22K05114
负责人：
佐古真
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度中は、ホウ素原子を含むビナフチル型有機分子触媒の開発と応用について研究を実施した。ボロン酸（RB(OH)2）やボラン（R3B）に加えてボリン酸（R2BOH）を有機分子触媒とする反応開発が注目されているものの、”キラル”ボリン酸触媒に関する研究は未開拓である。そこで、ボリン酸の二つの炭素置換基を工夫すれば触媒活性の精密制御や不斉環境の構築が出来ると考えた。ビナフタレン構造は多くの不斉有機分子の骨格として利用されており、モデル化合物としてビナフチル型キラルボリン酸を設計した。まず、市販の光学純粋な(S)-BINOLから調製したトリフラート誘導体を、Pd触媒を用いてボリル化し、ビナフチル骨格の2’位にピナコラートボリル基を持つ化合物を合成した。その化合物をPhLiで処理し、目的のキラルボリン酸の合成に成功した。当該キラルボリン酸は市販のBINOLから4段階で効率良く合成でき（総収率81%）、光学純度も保持されていた（>99% ee）。また、その絶対構造をX線結晶構造解析によって明らかにした。本合成法を応用し、ホウ素原子上やビナフチル骨格上に種々の置換基を持つキラルボリン酸誘導体を約20種類合成した。ボリン酸はジオールやアミノアルコールと脱水縮合し、求電子剤と容易に反応する活性な四配位のボラート種を形成することが知られている。実際にキラルボリン酸とmeso-1,2-ジオールをアセトニトリル中で混合し11B NMRを測定したところ、ケミカルシフト値の推移から四配位のボレート種の形成が推測された。本活性化機構を基に、meso-1,2-ジオールのベンジル化による非対称化においてキラルボリン酸を触媒として用いたところ、94%収率と37% eeで生成物が得られ、中程度ながらキラルボリン酸による不斉誘起が観測された。

在2022财政年度期间，对含有硼原子的二肽型有机分子催化剂的开发和应用进行了研究。尽管使用硼酸（RB（OH）2）和硼烷（R3b）作为有机分子催化剂的反应发展引起了人们的注意，但尚未开发对“手性”硼酸催化剂的研究。因此，我们认为，通过设计两个硼酸的碳取代基，可以精确控制催化活性并创造不对称的环境。双鱼结构被用作许多不对称有机分子的骨架，双丙基型手性硼酸被设计为模型化合物。首先，使用PD催化剂将其在二拟酰胺骨架的2'位置的化合物合成具有链状boryl基团的化合物。用PHLI处理该化合物，以成功合成所需的手性乙酸。手性硼酸在四个阶段（总产率：81％）中有效地从市售的Binol中有效合成，并且还保留了光学纯度（> 99％EE）。 X射线晶体结构分析也揭示了结构的绝对结构。使用这种合成方法合成了大约20个具有多种取代基的手性硼酸衍生物和硼原子和双紫地骨骨骼的各种取代基。已知胆碱酸会脱水并与二醇和氨基醇凝结，形成活跃的四型硼酸盐物种，这些物种与电力物很容易反应。实际上，在乙腈中将手性硼酸和Meso-1,2-二醇混合并通过11B NMR进行测量，并且可以根据化学移位值的变化来实现四型硼酸盐物种的形成。基于这种激活机制，手性硼酸被用作通过苄基化的中so-1,2-二醇的催化剂，并以94％的产率和37％的EE获得了产物，并且观察到手性硼酸的不对称诱导，尽管中度适中。