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。

2022年，我们开展了含硼原子联萘类有机分子催化剂的开发及应用研究。尽管除了硼酸（RB(OH)2）和硼烷（R3B）之外，使用硼酸（R2BOH）作为有机分子催化剂的反应的发展也引起了人们的关注，但对“手性”硼酸催化剂的研究仍未得到探索。因此，我们认为通过修饰硼酸的两个碳取代基，可以精确控制催化活性并创造不对称的环境。联萘结构被用作许多不对称有机分子的主链，我们设计了联萘型手性硼酸作为模型化合物。首先，使用Pd催化剂对由市售光学纯(S)-BINOL制备的三氟甲磺酸酯衍生物进行硼酸化，合成在联萘骨架的2'位具有频哪醇硼基的化合物。通过用PhLi处理该化合物，我们成功合成了所需的手性硼酸。可以通过四步从市售联醇高效合成手性硼酸（总收率81%），并且保持其光学纯度（>99%ee）。此外，通过X射线晶体结构分析揭示了其绝对结构。应用该合成方法合成了约20种在硼原子或联萘骨架上具有不同取代基的手性硼酸衍生物。已知硼酸与二醇和氨基醇进行脱水缩合，形成易于与亲电子试剂反应的活性四配位硼酸盐物质。当手性硼酸和内消旋1,2-二醇实际在乙腈中混合并测量11B NMR时，从化学位移值的变化推断出四配位硼酸盐物质的形成。基于该活化机理，当使用手性硼酸作为催化剂对内消旋1,2-二醇进行苄基化反应时，得到了产物，收率94%，ee率37%，并且手性硼酸通过不对称诱导得到产物被观察到。