JP3537763B2 - 水溶液中での不斉アルドール反応用触媒 - Google Patents
水溶液中での不斉アルドール反応用触媒Info
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Description
での不斉アルドール反応に関するものである。さらに詳
しくは、この出願の発明は、水溶液中において高いエナ
ンチオ選択性、ジアステレオ選択性、および収率で不斉
アルドール反応を行うための不斉アルドール反応用触媒
に関するものである。
イス酸触媒を用いる反応系は最も強力な方法の一つとい
える。これまでに開発され、報告されている多数のルイ
ス酸の中でも、トリフルオロメタンスルホン酸ランタニ
ド(ランタニドトリフラート:Ln(OTf)3)は、
その強力なルイス酸性および特徴的な性質から、多くの
関心が寄せられている(Kobayashi,S. Lanthanides: Ch
emistry and Use in Organic Synthesis; Kobayashi,
S., Ed.; Springer; Berlin, 1999, pp. 63)。特に、
その耐水性は水溶液中でのルイス酸触媒反応を可能にす
るという点で重要な性質であるといえる(Kobayashi,
S. Synlett 1994, 689; Kobayashi他)。このような水
溶液中での反応は、使用する溶媒、基質、触媒等を乾燥
するために長時間を有する必要がないため、通常の乾燥
有機溶媒中におけるルイス酸触媒反応に比べ、大きな利
点を有するといえる。また、水を溶媒とすることによ
り、溶媒のコストが削減できるだけでなく、Ln(OT
f)3は反応完了後に容易に回収し、再利用できること
から、工業的にも有利な反応系といえる。
(OTf)3を触媒としたTHF水溶液中でのシリルエ
ノールエーテルとホルムアルデヒドのアルドール反応を
報告している(Kobyashi, S. Chem.Lett. 1991, 218
7)。また、発明者らは、Pb(OTf)2を触媒とした
水中での不斉アルドール反応についても報告している
(Nagayama, S.; K. Kobayashi. J.Am.Chem.Soc. We
b)。さらに、Ln(OTf)3を用いた炭素−炭素結合
形成反応やその他の転移を含む多数の反応が、これまで
に報告されている。しかし、前記のとおりに耐水性や再
生可能性等の利便性を有するLn(OTf)3を触媒と
した水溶液中での不斉反応については、これまで全く知
られていないのが実情である。
の事情に鑑みてなされたものであり、溶媒や基質の乾燥
等の工程を必要としない水溶液系での不斉合成を高い収
率とエナンチオ選択性およびジアステレオ選択性で行う
方法を提供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、まず第1には、水溶液中
での不斉アルドール反応用の触媒であって、次の化学式
(I)
す)で表されるトリフルオロメタンスルホン酸ランタニ
ドとキラルなクラウンエーテルからなることを特徴とす
る不斉アルドール反応用触媒を提供する。
ラウンエーテルが、次の化学式(II)
前記の不斉アルドール反応用触媒を提供する。
記のいずれかの不斉アルドール反応用触媒を用いて水系
溶媒中で不斉アルドール反応を行う方法をも提供する。
の不斉アルドール反応用触媒は、次の一般式(I)
ニドとキラルなクラウンエーテルからなるものである。
いてLnは、ランタノイド系の金属であればどのような
ものであってもよい。具体的には、ランタン(La)、
セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム
(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(S
m)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、
テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミ
ウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(T
m)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)か
ら選択される金属であればよい。
アルドール反応用触媒において、キラルクラウンエーテ
ルは、Lnカチオンの水中での触媒活性を調整するキラ
ルな配位子として作用する。配位能の高すぎる配位子
は、Lnカチオンのルイス酸性を低減させてしまうた
め、生成物の収率を低下させ、配位能の低すぎる配位子
は、Lnカチオンをフリーメタルとして放出させるた
め、Lnに溶媒分子が配位しやすくなり、生成物のエナ
ンチオ選択性を低下させる(Fenton, D.E.; Vigato,P.
A. Chem.Soc.Rev. 1988, 17, 69; Alexander, V. Chem.
Rev. 1995, 95, 273)。キラルクラウンエーテルは、L
n(OTf)3に対して高い配位能を示すものの、Ln
(OTf)3のルイス酸性を低下させないため、配位子
として好ましいのである。
も、次の化学式(II)
ール反応を触媒し、高い収率と立体選択性で生成物を与
えるため、好ましい。このようなキラルクラウンエーテ
ルは、Bradshow, J.S.らによって報告されているもので
ある(J.Org.Chem. 1990, 55,3129)が、もちろん、こ
れ以外であっても、Ln(OTf)3に配位し、錯形成
できるものであればどのようなものであってもよく、種
々の公知あるいは新規のキラルクラウンエーテルが適用
できる。
て選択されるキラルクラウンエーテルの大きさおよび種
類によって好ましいものが異なる。例えば、化合物(I
I)のキラルクラウンエーテルを用いる場合には、前記
のランタノイド系金属の中でも、とくにLa、Ce、P
r、Nd等のイオン半径の大きなカチオンを与えるもの
が、ジアステレオ選択性およびエナンチオ選択性を高く
でき、好ましい。
ール反応用触媒において、Ln(OTf)3とキラルク
ラウンエーテルの使用量はとくに限定されないが、それ
ぞれ、5〜50mol%程度、より好ましくは10〜2
0mol%程度とすることができる。また、キラルクラ
ウンエーテルのLn(OTf)3への配位能は、使用さ
れるキラルクラウンエーテルとLnの種類によって異な
るため、Ln(OTf)3とキラルクラウンエーテルの
比については、とくに限定されない。高いジアステレオ
選択性やエナンチオ選択性を実現するためには、一般的
には、Ln(OTf)31当量に対してキラルクラウン
エーテル0.5〜3当量とすることが好ましい。
中での不斉アルドール反応用触媒を用いて水系溶媒中で
不斉アルドール反応を行う方法をも提供する。前記の不
斉アルドール反応用触媒は、後述の実施例からも明らか
なように、水溶液を溶媒とすることにより高いジアステ
レオ選択性やエナンチオ選択性を実現できるものであ
る。したがって、このような水系溶媒中での不斉アルド
ール反応においては、溶媒は水溶液とすることが重要で
ある。水のみを溶媒としてもよいが、反応に用いられる
種々の化合物を溶解するために、アルコール類やTH
F、アセトン等の有機溶媒と水の混合溶媒とすることが
好ましい。また、反応温度、反応時間等の条件はとくに
限定されない。
態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明
は以下の例に限定されるものではなく、細部については
様々な態様が可能であることは言うまでもない。
トリメチルシリルエノールエーテルの不斉アルドール反
応を行った。
ール(1/9、0.1ml)溶液に、化合物(II)(24mol%)の
水/エタノール(1/9、0.4ml)溶液を、0℃で加えた。
次いで、ベンズアルデヒド(0.2mmol)の水/エタノー
ル(1/9、0.3ml)溶液およびトリメチルシリルエノール
エーテル(0.3mmol)の水/エタノール(1/9、0.3ml)
溶液を加えた。
物にNaHCO3水溶液を加えて冷却した。反応溶液を
塩化メチレンで3回抽出し、Na2SO4上で乾燥し、次
いで濃縮した。
ル/ヘキサン=1/6)で精製したところ、85%の収率と
(syn/anti=91/9 79%)の高いジアステレオ選択性、お
よび80%ee(syn異性体(2R,3R))の高いエナンチオ選択
性で生成物を得た。
収には、以下の処理を用いた。まず、アルドール反応の
完了後、水(10ml)を加えた。有機物を塩化メチレン
で3回抽出し、全有機層を水で洗浄した後、Na2SO4
上で乾燥、濃縮し、次いでシリカゲルクロマトグラフィ
ーで精製した。使用したPr(OTf)3は全水層を濃
縮し、減圧下150℃で乾燥して回収した。
オ選択性は、(Denmark, S.E.; Wong, K.-T.; Stavenge
r, R.A. J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 2333)に記載
の方法に従い、それぞれ1H NMRおよびHPLC分析
より求めた。 <実施例2>実施例1と同様の反応を、Pr(OTf)
3(20mol%)に対して化合物(II)(48mol%)として行
った。
の結果とほとんど変わらなかった。したがって、Pr
(OTf)3と化合物(II)は、1:1.2のモル比で
混合することにより錯形成が十分に進行し、触媒活性が
得られることが確認された。 <実施例3>Prの代わりに、LnをLa、Ce、N
d、Sm、等として実施例1の反応を行った。生成物の
エナンチオ選択性およびジアステレオ選択性を表1に示
した。
いた場合にも、高いエナンチオ選択性およびジアステレ
オ選択性が得られることが示された。とくにイオン半径
の大きな金属(カチオン)を用いた場合に、エナンチオ
選択性およびジアステレオ選択性が高くなることが明ら
かとなった。 <比較例1>実施例1と同様の反応をエタノール中で行
ったところ、生成物の収率は51%(反応時間16時間)、
ジアステレオ選択性は70%(syn/anti)、エナンチオ選
択性は23%(syn異性体(2R,3R))といずれも低下した。
としたところ、収率は3%(反応時間185時間)、ジアス
テレオ選択性は28%(syn/anti)、エナンチオ選択性は
22%(syn異性体(2R,3R))といずれも低下した。
アルドール反応用触媒は、水溶液系で特異的な作用を示
すものであることが確認された。 <実施例4>Pr(OTf)3(10mol%)の水/エ
タノール(1/9、0.1ml)溶液に、化合物(II)(12mo
l%)の水/エタノール(1/9、0.4 ml)溶液を、-10℃
で加え、アルデヒドとしてp−アニソアルデヒドを用い
て実施例1と同様の不斉アルドール反応を行った。
は86%(syn/anti)、エナンチオ選択性は75%(syn)
であった。 <実施例5>アルデヒドとして1−ナフトアルデヒドを
用いて実施例4と同様の不斉アルドール反応を行った。
は76%(syn/anti)、エナンチオ選択性は72%(syn)
であった。 <実施例6>アルデヒドとしてシナムアルデヒドを用い
て実施例4と同様の不斉アルドール反応を行った。
は56%(syn/anti)、エナンチオ選択性は76%(syn)
であった。 <実施例7>アルデヒドとして3−フェニルプロパナー
ルを用いて実施例4と同様の不斉アルドール反応を行っ
た。
は34%(syn/anti)、エナンチオ選択性は47%(syn)
であった。
液中での不斉アルドール反応用触媒を用いることによ
り、種々のアルデヒドを出発物質とした不斉アルドール
反応が、高い収率とジアステレオおよびエナンチオ選択
性で進行することが確認された。
よって、水溶液中での不斉アルドール反応を可能とする
触媒が提供される。この触媒を用いることにより、水系
溶媒中で、高いジアステレオ選択性およびエナンチオ選
択性で、収率よく、不斉合成反応を簡便に行うことが可
能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 水溶液中での不斉アルドール反応用の触
媒であって、次の化学式(I) 【化1】 (ただし、Lnはランタノイド系金属を示す)で表され
るトリフルオロメタンスルホン酸ランタニドとキラルな
クラウンエーテルからなることを特徴とする不斉アルド
ール反応用触媒。 - 【請求項2】 キラルなクラウンエーテルは、次の化学
式(II) 【化2】 で表されるキラルクラウンエーテルである請求項1の不
斉アルドール反応用触媒。 - 【請求項3】 請求項1または2のいずれかの不斉アル
ドール反応用触媒を用いて水系溶媒中で不斉アルドール
反応を行う方法。
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