Highly Flexible Synthesis of Chiral Azacycles via Iridium-Catalyzed Hydrogenation

J. Johan Verendel, Taigang Zhou, Jia-Qi Li, Alexander Paptchikhine, Oleg Lebedev and Pher G. Andersson*
DOI: 10.1021/ja103901e

ピロリジン、ピペリジン、モルフォリンなど脂肪族環状アミン類は創薬化学を始めとした各種応用分野において頻用される構造部位だ。置換基を有する環状アミン類では、不斉点を有することが多いため、その不斉合成が鍵となることがある。

本報告では、閉環メタセシスによる環構築と続くイリジウム触媒による不斉還元によって5,6,7員環のアミン類の合成を行っている。通常のアミン類の還元ではイミンやエナミンの還元、窒素上の置換基を足がかりとした還元が多いため、環内の窒素原子から離れた部位に存在する二重結合を不斉還元する例はあまりなかった。著者らはイリジウム錯体であれば窒素との相互作用なしに還元が進行することに着目し、検討を行った。



学術的には特筆すべき点もないし、なぜJACSに掲載されているのかよくわからない論文ではある。実務としては、イリジウム錯体の値段と高圧水添という点、およびオレフィン置換基としてヒドロキシメチル基が一つ例としてあるもののアリール基が大半を占めている点が気になる。窒素との相互作用がないために、保護基をTsとCbzを例にとっているが、他の保護基も使えそうな点はよい。一般性のありそうなスキームではあるので、もう少し官能基化された基質での適応例があったらより魅力的な論文になっただろう。

常々不斉還元もそろそろ常圧で気軽に使える反応系が出てきてもいいと思っているのだが、色々な人に学会などで聞いたりもするのだけど、常圧にするとeeは下がりがちで難しいらしい。

Quaternary Ammonium (Hypo)iodite Catalysis for Enantioselective Oxidative Cycloetherification

Muhammet Uyanik, Hiroaki Okamoto, Takeshi Yasui, Kazuaki Ishihara*
DOI: 10.1126/science.1188217

本ブログでも取りあげた、石原先生らによる超原子価ヨウ素による不斉ラクトン化反応はYahoo!ニュースでも取りあげられるなど記憶に新しい研究成果だった。本報告は先の例をさらに進歩させた内容となっている。

超原子価ヨウ素は反応条件の温和さや金属フリーの反応であることなどから、ますます注目を集めている。爆発危険性と溶解性の低さから必ずしも使いやすいとは言えないのも事実だが、超原子価ヨウ素試薬を触媒量へと低減させることで溶解性に関しては克服可能となる。前報を含む多くの反応例では、共酸化剤としてはmCPBAなどの有機過酸が用いられることが多く、これを環境調和的な過酸化水素で代替できれば魅力的な反応となりうる。

著者らは既存の触媒ではヨウ素原子上が不斉点となるような設計であることに注目した。近年、有機分子触媒の分野ではアキラルなイオンが直接には分子に関与しつつも、近傍に存在するキラルカウンターイオンの効果により不斉が誘起される反応が多数報告されている。これを超原子価ヨウ素の化学に適応してみたのが本論文のコアなアイデアだろう。中でも彼らはアンモニウム塩とヨウ化物イオンの組み合わせに着目し、キラルアンモニウムイオンの骨格としていわゆる丸岡触媒型の分子を選択した。



生成物の合成化学的有用性を考慮して、エステル等価体としてN-フェニルアシルイミダゾールを用いて環化反応を行ったところ、過酸化水素を共酸化剤として高い不斉収率にて生成物を得た。基質によっては無水TBHPの方がよい基質もあるようであるが、多くの場合過酸化水素を利用可能という点は主張してよいだろう。また基質のアシルイミダゾール部位はEvansらもエステル等価体として用いているように、本論文でもエステルへと高収率で変換を行っている。反応機構については系中で生成したアンモニウムhypoioditeまたはアンモニウムioditeが関与しているとの考察をしているが、確証を得るには至っていない。

石原先生は近年、有機合成化学者としては世界でも珍しくScienceやNatureに研究成果を掲載している。以前「チャレンジしてみるのが大事」という趣旨のことを伺ったことがある。普通の有機化学者はよい結果が出るとJACSに投稿しようとは思っても、Scienceなどに出そうとはなかなか思わないものだなと感じたのだった。もちろん優れた結果があることは前提だけれど、アピールの仕方次第では意外とScience/Natureの敷居は低いのかもしれない。

Copper Catalyzed Arylation/C−C Bond Activation

Chuan He, Sheng Guo, Li Huang and Aiwen Lei*
DOI: 10.1021/ja1033777

本報告は銅(I)触媒を用いた、ハロゲン化アリールと1,3-ジケトンのカップリングによりαーアリールケトンを合成する反応だ。カップリングする際にアシル基が一つ飛ぶことでαーアリールケトンが生成している点が珍しい。パラジウムを用いた求電子的アリールパラジウム種との反応と比べ、銅触媒を用いた例はぐっと少なくなるため、本論文は安価で扱いやすい銅触媒を用いた反応例に選択肢を持たせたことに価値があると言える。また本例ではアシル化の際に炭素ー炭素結合開裂を伴うため、その反応機構について各種検討を行っている点が個人的には好評価であった。

条件検討の結果、ヨウ化銅(I)が最も高い収率で目的物を与えたものの、塩化銅(II)などでも十分に高い収率を得ていることが興味深い。基質としてはヨウ化アリールを用いた方が収率が高いものの、臭化アリールにも適応可能となっている。ケトン側は基本的に対称な1,3-ジケトンを用いているが、非対称ケトンの場合はアセチル基が脱離するように反応が進行するようだ。



炭素ー炭素結合開裂に関しては、無水条件で反応を行った際には開裂が観測されなかったこと、およびこのジケトン体を反応条件に付しても開裂が起きなかったことより、アリール銅種とのカップリング後に水の関与により結合開裂が起きていることが示唆された。この際、水の付加により酢酸カリウムが生じることになるが、筆者らはReactIRによってKOAcに相当する1583cm^-1のピークが徐々に生成してくることを観測している。さらにヨウ化アリール非存在化での結合開裂が起きないことも確認している。

以上のように、アトムエコノミーや反応収率の点からは魅力的とは言いがたい反応のように思えるが、きちんと対照実験を行うことで反応機構に関する洞察を深めていっているのが個人的にはよいと思える論文だった。