JP6085884B2

JP6085884B2 - ビナフトール骨格を有するビスアミノイミン配位子及び触媒

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Publication number: JP6085884B2
Application number: JP2013169911A
Authority: JP
Inventors: 孝義荒井; 典幸杉山
Original assignee: Chiba University NUC
Current assignee: Chiba University NUC
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: JP2015038052A

Description

本発明は、ビナフトール骨格を組み合わせたビスアミノイミン配位子及び触媒とそれを用いた触媒的不斉ヨードラクトン化に関する。

ヨードラクトン化は、その生成物から様々な化学変換が可能であり、天然物等の複雑な化合物の合成に用いられる重要な反応である。特に、環化によって新規の第四級不斉炭素を構築できることから、触媒的不斉反応への展開が注目されている。近年になり、Ｊａｃｏｂｓｅｎ（非特許文献１）やＪｏｈｎｓｔｏｎ（非特許文献２）らにより光学活性な有機触媒に用いる不斉ヨードラクトン化が達成されているが、反応の制御が困難であるため、広範な基質に適用できる高選択的な触媒的不斉反応の報告例は数少ない。

一方、触媒的不斉合成法は様々な金属触媒を用いることにより達成されている。例えば、金属不斉触媒を用いるヨードラクトン化としては、サレン‐コバルト錯体を触媒に用いる反応が下記非特許文献３に記載されている。

Ｖｅｉｔｃｈ，Ｇ．Ｅ．：Ｊａｃｏｂｓｅｎ，Ｅ．Ｎ．Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１０，４９，７３３２Ｄｏｂｉｓｈ，Ｍ．Ｃ．：Ｊｏｈｎｓｔｏｎ，Ｊ．Ｎ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２，１３４，６０６８Ｎｉｎｇ，Ｚ．：Ｊｉｎ，Ｒ．：Ｄｉｎｇ，Ｊ．：Ｇａｏ，Ｌ．ＳＹＮＬＥＴＴ．２００９，１４，２２９１

しかしながら、エチレンジアミンとサリチルアルデヒドから合成されるサレン型配位子は、様々な反応に有用であるものの、剛直で狭い反応場を提供するＣ_２対称な配位子であるため、適用可能な反応が制限される。例えば、上記非特許文献３に記載の技術では、ヨードラクトン化反応にサレン‐コバルト錯体を触媒に適用した場合、目的化合物における不斉収率および適用できる基質の一般性において未だ改良の余地が残る。今回の発明によってもたらされる配位子は、柔軟性に富み、個々の反応に柔軟に対応する反応場を供給すると期待される。

そこで、本発明は、上記課題を鑑み、フェノール性水酸基及びイミノ基を基盤として、新たにビナフチル骨格の軸不斉を導入した配位子とすることで、より複雑な配位場の構築を目指し、より有用な触媒的不斉合成の実現を目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、第三級アミン部位を導入した光学活性なジアミンに３、３’位をホルミル化したビナフトールを反応させることで鎖状型配位子の合成に成功し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の一手段に係る配位子は、下記式（１）で示される。

ここでＲ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基（置換基を有していてもよい。）又はナフチル基（置換基を有していてもよい。）であり、Ｒ^１とＲ^２は結合して環を形成していてもよい。Ｒ^１とＲ^２とは、同じであっても、異なっていてもよい。Ｒ^３、Ｒ^４は、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ基、アルキル基、アルキニル基、アルコキシ基又はフェニル基（置換基を有していてもよい。）である。

また、本発明の他の一手段に係る触媒は、下記式（１）で示される配位子が配位してなる。

以上、本発明によると、ビナフチル骨格の軸不斉を組み込むことにより、より複雑な配位場を構築することができる。また、光学活性ジアミンの置換基を変化させることで、電子的効果、立体的効果により自由度の高い配位子及びこれを用いた触媒反応を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様での実施が可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
本実施形態に係る配位子は、下記化学式（１）で示されることを特徴とする。

本実施形態に係る配位子において、Ｒ^１、Ｒ^２は、ジアミンの置換基として種々のものを採用することができる。例えば水素、アルキル基、フェニル基（置換基を有していてもよい。）又はナフチル基（置換基を有していてもよい。）であることが望ましく、Ｒ^１とＲ^２は結合して環を形成していてもよい。Ｒ^１とＲ^２とは、同じであっても、異なっていてもよい。

また、本実施形態に係る配位子において、Ｒ^３およびＲ^４は、芳香環に導入できる置換基である限り限定されることはなく種々のものを採用することができる。例えば水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基又はフェニル基（置換基を有していてもよい。）を例示することができる。

さらに、本実施形態に係る配位子は、金属または金属塩に配位させることで触媒として利用することができる。配位子を配位させる金属としては、配位させることができる限りにおいてこれに限定されるわけではないが、例えば亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム又は鉄を例示することができる。また配位子を金属に配位させる方法としては、周知の方法を採用することができ、限定されるわけではないが、金属塩と配位子を混合することで配位させることができる。金属塩としては、限定されるわけではないが、金属が亜鉛である場合、Ｚｎ（ＯＡｃ）_２、ＺｎＣｌ_２、Ｚｎ（ＯＴｆ）_２等を用いることができる。

本実施形態に係る配位子を用いた触媒は、種々の反応に用いることができると考えられ、限定されるわけではないが、ヨードラクトン化反応に好適に用いることができる。

（配位子の製造）

まず、下記式（２）で示されるビナフトールに対し、水素化ナトリウム存在の下、メトキシメチルクロリドを作用させることで、下記式（３）で示されるフェノール性水酸基をＭＯＭ保護化したビナフトールを得ることができる。

次に、上記式（３）で示されるビナフトールに対し、ブチルリチウム存在の下、ＤＭＦを反応させることで、下記式（３−１）で示されるフェノール性水酸基がＭＯＭ保護化されたホルミルビナフトールを得ることができる。

次に、（３−１）で示されるビナフトールに対し、塩酸存在の下、ＭＯＭ基を外すことで、下記式（４）に示されるホルミルビナフトールを得ることができる。

まず、下記式（５）で示されるジアミンに対し、１，３ジメチル−５−アセチル−バルビツール酸（ＤＡＢ）を作用させることで、下記式（６）で示されるモノＤＡＢ化ジアミンを得ることができる。

次に、（６）で示されるモノＤＡＢ化ジアミンに対し、ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＰＥＡ）存在の下、置換基Ｒ^３を有する１、２−ビスブロモメチルベンゼンを反応させることで、下記式（７）で示されるＤＡＢ基と第三級アミン部位を導入したジアミンを得ることができる。

次に、（７）で示されるジアミンに対し、２−アミノエタノール存在の下、ＤＡＢ基を外すことで、下記式（８）に示される第三級アミン部位を持つジアミンを得ることができる。

上記式（４）で示されるビナフトールに対し、上記式（８）で示されるジアミンを反応させることで上記（１）に示される配位子を得ることができる。

以上、本実施形態により、例えばヨードラクトン化反応において広範な基質にて高い不斉収率を与える配位子及びそれを用いた触媒を提供することができる。

以下、上記実施形態の配位子及び触媒について実際に作成し、その効果について確認を行った。以下説明する。

（実施例）
本実施例では、下記式（４−２）で示される配位子を作成し、その配位子をヨードラクトン化反応に用いた。

（配位子の合成）
まず、下記反応式（９）に従い、下記式（４−１）の合成を行った。

まず、上記反応式（９）に従い、（Ｒ）−２、２’−ｂｉｎａｐｈｔｈｏｌ（１．１４５ｇ、４ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦ（１０ｍｌ）に溶かし、氷浴しながら、無水ＴＨＦ（３ｍｌ）に溶かしたｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒｉｄｅ（６０％ｉｎｏｉｌ、０．５７６ｇ、１２ｍｍｏｌ）を加え、アルゴン雰囲気下、０℃で３０分間攪拌する。その後、ｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ（１．２７ｍｍｏｌ、１６ｍｍｏｌ）を加え、室温４時間攪拌し、蒸留水（１０ｍｌ）を加えた後、ジエチルエーテル、飽和食塩水の順に抽出する。有機層を芒硝により乾燥し、減圧濃縮する。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒６：１ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）により精製し、白色固体状のフェノール性水酸基をＭＯＭ保護化したビナフトールを９１％の収率で得た。

次に、上記で得たフェノール性水酸基をＭＯＭ保護化したビナフトール（１５０ｍｇ、０．４ｍｍｏｌ）とｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｅｎｄｉａｍｉｎｅを無水ジエチルエーテル（１０．５ｍｌ）に溶かし、氷浴しながらｂｕｔｙｌｌｉｔｈｉｕｍ（１．６４Ｍ、０．７２ｍｌ、１．２ｍｍｏｌ）を加え、アルゴン雰囲気下、０℃で１時間３０分間攪拌する。無水ＤＭＦを加え、室温で１２時間攪拌し、塩酸を加え、ジエチルエーテル、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で抽出する。有機層を芒硝により乾燥し、減圧濃縮する。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒５：１ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）により精製し、黄色オイル状のフェノール性水酸基がＭＯＭ保護化されたホルミルビナフトールを８３％の収率で得た。

次に、上記で得たフェノール性水酸基がＭＯＭ保護化されたホルミルビナフトール（１３３ｍｇ、０．３１ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦ（２．６ｍｌ）に溶かし、氷浴しながら塩酸（１２Ｍ、１．１ｍｌ）を加え、アルゴン雰囲気下、１時間３０分間攪拌し、酢酸エチル、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に抽出する。有機層を芒硝により乾燥し、減圧濃縮し、上記式（４−２）に示される黄色粉末状のホルミルビナフトールを９９％の収率で得た。

次に、下記反応式（１０）に従い、下記式（８−１）の合成を行った。

まず、（１Ｒ、２Ｒ）−１、２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈａｎｅ−１、２−ｄｉａｍｉｎｅ（１．０６ｇ、５．０ｍｍｏｌ）と１、３−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−５−ａｃｅｔｙｌ−ｂａｒｂｉｔｕｒｉｃａｃｉｄ（ＤＡＢ）（９９１ｍｇ、５ｍｍｏｌ）を無水ＴＨＦ溶液（１５ｍｌ）に溶かし、アルゴン雰囲気下、２０℃で４８時間攪拌し、減圧濃縮する。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒１：１ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）により精製し、白色固体状のモノＤＡＢ化されたジアミンを９８％の収率で得た。

次に、上記で得たモノＤＡＢ化されたジアミン（９８ｍｇ、０．２５ｍｍｏｌ）を無水ＤＭＦ（３ｍｌ）に溶かし、ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ（ＤＩＰＥＡ）（９４μｌ、０．５５ｍｍｏｌ）とｏ−ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉｂｒｏｍｉｄｅ（７２．６ｍｇ、０．２７５ｍｍｏｌ）を加え、アルゴン雰囲気下、４０℃で４８時間攪拌し、蒸留水（１０ｍｌ）を加えた後、酢酸エチル、飽和食塩水の順に抽出する。有機層を芒硝により乾燥し、減圧濃縮する。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒３：１ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）により精製し、黄色固体状のＤＡＢ基と第三級アミン部位を導入したジアミンを８１％の収率で得た。

次に、上記で得たＤＡＢ基と第三級アミン部位を導入したジアミン（１９６ｍｇ、０．３９６ｍｍｏｌ）と２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｏｌ（２３８μｌ、３．９６ｍｍｏｌ）を無水エタノール（３ｍｌ）に溶解し、アルゴン雰囲気下、５０℃で２４時間攪拌し、減圧濃縮する。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒１：１ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）により精製し、上記式（８−１）に示される黄色オイル状の第三級アミン部位を持つジアミンを９９％の収率で得た。

（８−１）の機器データ：
^１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ２．１０（ｂｒ−ｓ、２Ｈ）、４．００−４．０９（ｍ、５Ｈ）、４．５５（ｄ、Ｊ＝８．３Ｈｚ、１Ｈ）、７．０７−７．２４（ｍ、１４Ｈ、ａｒｏｍａｔｉｃ）；^１３ＣＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）δ１６．５、５５．１、５６．０、５６．８、６３．２、７３．０、１２２．２、１２６．５、１２６．８、１２７．１、１２７．７、１２７．８、１２７．９，１２９．８、１３６．１、１３９．７、１４２．９；ＦＴ／ＩＲ（ｓｏｌｉｄ）３３７４、３２３０、３０５７、３０２７、２９３５、２８９０、２７９２、１６００、１４９０、１４５２、１３５９、１３２２、１２１８、１１８０、１０７８、１０２７、８７３、７４４、７００、６２６ｃｍ^−１；［α］_Ｄ＝＋２５．７°（ｃ＝０．７４、ＣＨＣｌ_３）；ＨＲＭＳ（ＦＡＢ＋）ｃａｌｃｄｆｏｒＣ_２２Ｈ_２３Ｎ_２（Ｍ^＋＋Ｈ）３１５．１８６１：ｆｏｕｎｄ３１５．１８７０．

次に、下記反応式（１１）に従い、上記で得たホルミルビナフトール（４）（５１．４ｍｇ、０．１５ｍｍｏｌ）と上記で得た第三級アミン部位を導入したジアミン（８−１）（１０３．７ｍｇ、０．３３ｍｍｏｌ）を無水エタノール（２５ｍｌ）に溶かし、アルゴン雰囲気下、８０℃で２４時間攪拌し、減圧濃縮することで上記式（４−２）に示される３、３’−ｂｉｓ（（Ｅ）−（（（１Ｒ、２Ｒ）−２−（ｉｓｏｉｎｄｏｌｉｎ―２−ｙｌ）−１、２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏ）ｍｅｔｈｙｌ）−［１、１’−ｂｉｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ］―２，２’−ｄｉｏｌを９９％の収率で得た。

（Ａ）の機器データ：
^１ＨＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ３．９８（ｄ、Ｊ＝１１．５Ｈｚ、４Ｈ）、４．０５（ｄ、Ｊ＝１１．５Ｈｚ、４Ｈ）、４．２５（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、２Ｈ）、４．９５（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、２Ｈ）、７．００−７．１４（ｍ、３０Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．３０−７．３７（ｍ、６Ｈ、ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．８８（ｄ、Ｊ＝７．７Ｈｚ、２Ｈ、ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．９６（ｓ、２Ｈ）、８．７８（ｓ、２Ｈ）；^１３ＣＮＭＲ（１２５ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）δ５８．２、７７．５、７８．７、１１６．６、１２１．１、１２２．１、１２３．３、１２４．９、１２６．６、１２７．１、１２７．２、１２７．６、１２７．７、１２７．９、１２８．１、１２８．３、１２８．９、１２９．５、１３３．９、１３５．３、１３８．０、１３９．５、１３９．９、１５４．６、１６５．０；ＨＲＭＳｃａｌｃｄｆｏｒＣ_６６Ｈ_５５Ｎ_２Ｏ_４（Ｍ^＋＋Ｈ）９３５．４３２０：ｆｏｕｎｄ９３５．４３１４．

次に、この得られた配位子（４−２）を０．９３ｍｇ用い、これに塩化メチレン溶媒中酢酸亜鉛（ＩＩ）０．５４ｍｇを配位させることで触媒として不斉ヨードラクトン化反応を行った。

不斉ヨードラクトン化反応は、５−ｐｈｅｎｙｌｈｅｘ―５−ｅｎｏｉｃａｃｉｄ１９．０ｍｇと１−ｉｏｄｏｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ―２，５−ｄｉｏｎｅ２４．７ｍｇとを上記触媒の存在下、−７８℃、１８時間にて行った。この結果、６員環状のヨードラクトン化体を３１．３ｍｇ得ることができ、収率は９９％（９９％ｅｅ）であった。この結果、本発明に係る配位子及びこれを用いた触媒の有用性を確認することができた。また、５−（ｐ―ｔｏｌｙｌ）ｈｅｘ―５−ｅｎｏｉｃａｃｉｄを基質に用いて反応を行った場合、目的物の収率は９９％（９３％ｅｅ）であった。さらに、５−（４−（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）ｈｅｘ―５−ｅｎｏｉｃａｃｉｄを基質に用いて反応を行った場合、目的物の収率は９９％（９９％ｅｅ）であった。また、４−ｐｈｅｎｙｌｐｅｎｔ―４−ｅｎｏｉｃａｃｉｄを基質に用いて反応を行った場合、目的化合物の収率は９９％（７７％ｅｅ）であった。

以上本実施例により本触媒の効果を確認することができ、広範な基質において高い不斉収率を与える配位子及びそれを用いた触媒を提供することができるのを確認した。

本発明は、触媒及びそれらに用いられる配位子として産業上の利用可能性がある。

Claims

下記式（１）で示される配位子。
ここでＲ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基（置換基を有していてもよい。）又はナフチル基（置換基を有していてもよい。）であり、Ｒ^１とＲ^２は結合して環を形成していてもよい。Ｒ^１とＲ^２とは、同じであっても、異なっていてもよい。Ｒ^３、Ｒ^４は、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ基、アルキル基、アルキニル基、アルコキシ基又はフェニル基（置換基を有していてもよい。）である。
下記式（２）で示される配位子を金属又は金属塩に配位させてなる触媒。
ここでＲ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基（置換基を有していてもよい。）又はナフチル基（置換基を有していてもよい。）であり、Ｒ^１とＲ^２は結合して環を形成していてもよい。Ｒ^１とＲ^２とは、同じであっても、異なっていてもよい。Ｒ^３、Ｒ^４は、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ基、アルキル基、アルキニル基、アルコキシ基又はフェニル基（置換基を有していてもよい。）である。