JPWO2010021093A1 - 不斉有機触媒 - Google Patents

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Abstract

少ない使用量で、高い光学活性収率を達成できる新たな不斉有機触媒及びそれを用いた化合物の製造法を提供する。(式中、R1及びR2は、一方が水素原子、他方がアシル基を示し、R3はアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ又はジアルキルアミノ基を示す。*は不斉炭素原子を示し、R1HN−及びR2HN−は不斉炭素原子上で同一の立体配置を有する。)で表される光学活性ジアミノシクロヘキサンカルボン酸類又はそのブレンステッド酸塩からなる付加反応又は縮合反応用不斉有機触媒。式(1)

Description

本発明は、付加反応又は縮合反応用不斉有機触媒及びこれを用いた光学活性ケトアルコールの製造法に関する。
不斉炭素原子等を有する化合物には、立体配置の異なる複数の光学活性体が存在する。このような光学活性な物質の中には、他の光学活性体とは生理活性等が大きく相違する化合物があり、その有用な光学活性体を選択的に製造することは極めて重要である。光学活性体の選択的な製造法には、光学分割手段もあるが、不斉の要素を持たない化合物に対して反応を行い、一方のエナンチオマーを選択的に合成する方法(エナンチオ選択的不斉合成)が原料の無駄がなく有用である。
エナンチオ選択的不斉合成にあたっては、選択性の高い不斉触媒が必要であり、そのような不斉触媒としては金属錯体が広く知られている。しかし金属錯体は、金属が廃棄物として発生する他、その中心となる金属が希少金属(レアメタル)であることが多く、地球資源等を考慮した場合に問題があり、環境上問題がある。
かかる観点から、回収して再利用が可能である不斉有機触媒が注目されている。このような不斉有機触媒としては、プロリン等のアミノ酸及び一級アミノ基、二級アミノ基、及び三級アミノ基を有するジアミン類が報告されている(非特許文献1〜5)。しかしながら、これらの不斉有機触媒は、使用量が多い、光学活性収率が十分でない、基質特異性等の問題がある。また、これらの触媒は、異なるエナンチオマーを合成する際には、反対の光学活性体から誘導され、不斉源として反対のものを必要としており、その誘導は煩雑であった。
J.Am.Chem.Soc.2000,122,7386−7387 J.Am.Chem.Soc.2000,122,2395−2396 J.Am.Chem.Soc.2001,123,5260−5267 J.Am.Chem.Soc.2007,129,3074−3075 Chem.Rev.2007,107,5471−5569
本発明の課題は、少ない使用量で、高い光学活性収率を達成できる新たな不斉有機触媒及びそれらを用いたエナンチオ選択的不斉合成法を提供することにある。
本発明者は、アルドール反応における不斉有機触媒について検討したところ、下記一級アミノ基及び二級アミノ基を有するシクロヘキサンカルボン酸類を用いてアルドール反応を行えば、少ない使用量で、高収率でエナンチオ選択的不斉合成が可能であること、さらには当該触媒の光学活性体の選択により、得られるケトアルコール化合物のエナンチオマーを選択的に得ることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、式(1)
Figure 2010021093
(式中、R及びRは、一方が水素原子、他方がアシル基を示し、Rはアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基を示す。*は不斉炭素原子を示し、RHN−及びRHN−は不斉炭素原子上で同一の立体配置を有する。)
で表される光学活性ジアミノシクロヘキサンカルボン酸類又はそのブレンステッド酸塩からなる付加反応又は縮合反応用不斉有機触媒を提供するものである。
また、本発明は、式(2)
Figure 2010021093
(式中、R及びRは水素原子又は有機基を示す)
で表されるケトン類と式(3)
Figure 2010021093
(式中、Rは有機基を示す)
で表されるアルデヒド類とを、上記式(1)の不斉有機触媒の存在下に反応させることを特徴とする式(4)
Figure 2010021093
(*は不斉炭素原子を示し、特定の立体配置を有し、R、R及びRは前記と同じ)
で表される光学活性ケトアルコールの製造法を提供するものである。
本発明の不斉有機触媒を用いれば、少ない触媒量で、光学純度の高いエナンチオマーが選択的に得られる。特にアルドール反応に適用した場合、得られるケトアルコールのエナンチオ選択性は高く、用いる不斉有機触媒の選択により、目的とするケトアルコールのエナンチオマーを選択的に得ることができる。
本発明の不斉有機触媒は、式(1)で表される光学活性ジアミノシクロヘキサンカルボン酸エステル及びアミド類からなる。式(1)中、R及びRのうち、一方は水素原子、他方はアシル基である。ここでアシル基は、オキソ酸の一個以上のヒドロキシ基の除去により生成される基であり、その例としてはカルボン酸又はスルホン酸からヒドロキシ基の除去により生成される基が挙げられる。アシル基の例としては、アルカノイル基、アロイル基、アルカンスルホニル基、ハロゲノアルカンスルホニル基、アリールスルホニル基等が挙げられる。
ここでアルカノイル基としては、炭素数2〜12のアルカノイル基が好ましく;アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基がより好ましい。アロイル基としてはベンゾイル基、置換基を有するベンゾイル基等が好ましい。アルカンスルホニル基としては、炭素数1〜6のアルカルスルホニル基が好ましく;メタンスルホニル基、エタンスルホニル基がより好ましい。ハロゲノアルカンスルホニル基としては、ハロゲン原子が1〜15個置換した炭素数1〜6のアルカンスルホニル基が好ましく;トリフルオロメタンスルホニル基、ペンタフルオロエタンスルホニル基が好ましい。アリールスルホニル基としてはベンゼンスルホニル基、パラトルエンスルホニル基が好ましい。
又はRで示されるアシル基のうち、アルカンスルホニル基又はハロゲノアルカンスルホニル基が特に好ましい。
ここで、R及びRの一方は水素原子であり、他方はアシル基であることが、式(1)の化合物が不斉有機触媒としての機能を発揮するうえで重要である。これは、水素原子がブレンステッド酸として作用しているためと考えられる。
式(1)中、Rはアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基を示す。アルコキシ基としては、炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖又は環状のアルコキシ基が挙げられ、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。このうち、炭素数1〜6のアルコキシ基が特に好ましい。
アリールオキシ基としては、炭素数6〜14のアリールオキシ基、例えばフェノキシ基、ナフチルオキシ基、アントラセニルオキシ基等が挙げられる。アラルキルオキシ基としては、炭素数6〜14のアリール基に炭素数1〜6のアルコキシ基が結合した基が挙げられ、例えばフェニルC1−6アルコキシ基、より具体的にはベンジルオキシ基、ジフェニルメチルオキシ基等が挙げられる。
アルキルアミノ基としては、炭素数1〜12のアルキルアミノ基が挙げられ、例えばメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基等が挙げられる。このうち、炭素数1〜6のアルキルアミノ基が特に好ましい。
ジアルキルアミノ基としては、ジ(C1−12アルキル)アミノ基が挙げられ、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基等が挙げられる。このうち、ジ(C1−12アルキル)アミノ基が特に好ましい。
で示される基のうち、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基が特に好ましい。
これらの不斉有機触媒は、ブレンステッド酸との塩形体でも触媒として作用し、基質によってはこれらの塩の方が良好な値を与える場合もある。カウンターの酸としては、例えば塩酸、硫酸、りん酸等の無機酸、酢酸、安息香酸、酒石酸等の有機カルボン酸、又はメシル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機スルホン酸等が挙げられる。このうち、メシル酸等の有機スルホン酸が特に好ましい。
式(1)の*は不斉炭素原子を示し、RHN−及びRHN−は不斉炭素原子上で同一の立体配置を有する。−CORの立体配置は制限されない。従って、式(1)の化合物の立体配置は、R又はRを水素原子として示せば、次の4種である。
Figure 2010021093
(式中、R〜Rは前記と同じ)
式(1)の化合物は、例えば次の反応式に従って製造することができる。なお、次の反応式の立体配置は式(1a)の場合であるが、他の立体配置の化合物も同様にして製造することができる。
Figure 2010021093
(式中、R3aはアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示し、Bocはt−ブトキシカルボニル基を示し、Zはベンジルオキシカルボニル基を示し、Rは前記と同じ)
まず、容易に入手可能なシクロヘキセンカルボン酸(A)をヨウ素化を用いたヨードラクトン化反応で化合物(B)が得られる。このヨードラクトン化反応は、化合物(A)に、ヨウ素及びヨウ化カリウムを炭酸水素ナトリウム等のアルカリの存在下で反応させることにより行うことができる。
化合物(B)に水酸化ナトリウム等のアルカリを反応させることにより、ラクトン環の開環と同時にエポキシ化させて化合物(C)を得る。化合物(C)をアジ化ナトリウム等を用いてアジド化することにより化合物(D)を得る。次いで化合物(D)にジ−tert−ブチルジカルボナートの存在下に還元することにより化合物(E)が得られる。ここで還元反応は、パラジウム炭素等を触媒として用いる接触還元が好ましい。化合物(E)のヒドロキシ基をアジド化することにより、化合物(F)が得られる。次いで化合物(F)を還元、好ましくは接触還元すれば化合物(G)が得られる。次に化合物(G)の一級アミノ基にBocとは異なる保護基で保護すれば化合物(H)が得られる。
化合物(H)の保護基のうち、Bocを加水分解により脱離させて化合物(I)を得、これにアシル化剤(R)を反応させて化合物(J)を得、次いで保護基(Z)を水素添加により脱離すれば、化合物(1a)が得られる。
一方、化合物(1a)とは、相違するアミノ基がアシル化された化合物(1b)を得るには、次の反応式のようにすればよい。
Figure 2010021093
(式中、R、R3a、Boc及びZは前記と同じ)
すなわち、化合物(H)に水素添加して保護基(Z)を脱離させて化合物(K)を得、これにアシル化剤(R)を反応させて化合物(L)を得、次いで保護基(Boc)を加水分解により脱離すれば化合物(1b)が得られる。
なお、上記の反応式において、アミノ基の保護基であるBocやZは、2つのアミノ基からそれぞれ相違する反応条件で脱離させることができる保護基であれば、他の保護基に代えることもできる。当該保護基としては、ベンゾイル基、3,4,5−トリメトキシフェニルメチル基等の加水分解脱離性基と、ベンジル基、フェニルエチル基等の水素添加脱離性基との組み合せが挙げられる。
式(1)の化合物のうち、Rがアミノ基、アルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基である化合物は、上記反応工程の任意の段階で、エステル(−COOR3a)をアミド化することにより得られる。アミド化反応は、例えばアンモニア、アンモニウム塩、アルキルアミン、ジアルキルアミンを用いて行うことができる。
このようにして得られる化合物(1)は、付加反応又は縮合反応用の不斉有機触媒として有用である。すなわち、化合物(1)の存在下に付加反応又は縮合反応を行えば、高収率かつ高光学純度でエナンチオマーが得られ、エナンチオ選択的不斉合成が可能である。
ここで付加反応又は縮合反応としては、アルドール反応、マンニッヒ反応、マイケル反応、アミノ化反応、ハロゲン化反応等が挙げられる。このうち、本発明の触媒はアルドール反応に適用するのが特に好ましい。
本発明の不斉有機触媒を用いたアルドール反応は次の反応式で表される。
Figure 2010021093
(式中、R及びRは水素原子又は有機基を示し、Rは有機基を示す。*は不斉炭素原子を示し、特定の立体配置を有する)
すなわち、ケトン類(2)とアルデヒド類(3)とを式(1)の不斉有機触媒の存在下に反応させれば、式(4)の光学活性ケトアルコールが得られる。
、R及びRで示される有機基としては、特に限定されないが、炭化水素基、複素環式基、アルコール、エーテル等が挙げられる。炭化水素基としては、芳香族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基のいずれも含まれる。またこれらの炭化水素基及び複素環式基、アルコール、エーテル等は、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シリル基等の置換基を有していてもよい。またRとRは一緒になってシクロアルカン構造を成形していてもよい。
用いる式(1)の触媒は、式(2)又は式(3)の原料化合物に対して0.5〜10モル%、さらに1〜10モル%用いればよい。この触媒使用量は従来の不斉有機触媒の使用量に比べて少ないものである。
反応は通常のアルドール反応に従い、例えば溶媒の存在下又は不存在下、0〜20℃で0.5〜72時間程度行えばよい。
本発明においては、用いる式(1)の不斉有機触媒の立体配置を変更することにより、目的とするケトアルコールのエナンチオマーの立体配置をコントロールすることができる。すなわち、式(1a)の触媒を用いる場合と式(1b)の触媒を用いる場合とで、得られるケトアルコールのエナンチオマーの立体配置が決定されるため、共通の不斉源から2つの触媒を合成することにより、目的とするエナンチオマーを選択的に得ることができる。
また、本発明の触媒は、反応混合物から回収し、再利用することができる。
次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
[参考例1](1R,3R,4S)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1R,4R,5R)−4−ヨード−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(J.Org.Chem.,1996年,61巻,8687頁)(14.3g)をエタノール(130mL)に溶解し、氷冷下2規定水酸化ナトリウム水溶液(34.5mL)を加えたのち、室温で7時間攪拌した。溶媒を減圧下留去し、残さに水を加えてジクロロメタンで抽出したのち、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=83:17)で精製し、標題化合物(6.54g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.25(3H,t,J=7.1Hz),1.50−1.70(2H,m),1.71−1.82(1H,m),2.08−2.28(4H,m),3.16(2H,s),4.12(2H,q,J=7.1Hz).
[参考例2](1R,3S,4S)−3−アジド−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3R,4S)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(13.6g)をN,N−ジメチルホルムアミド(100mL)に溶かし、室温にて塩化アンモニウム(6.45g)、アジ化ナトリウム(7.8g)を順次加えたのち、75℃で12時間攪拌した。溶媒を3分の1程度まで濃縮し、水及び酢酸エチルで希釈し、3分間攪拌した。有機層を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下溶媒を留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:4)で精製し、標題化合物(15.8g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.28(3H,t,J=7.1Hz),1.37−1.67(2H,m),1.86−1.95(1H,m),2.04−2.18(2H,m),2.32−2.43(1H,m),2.68−2.78(1H,m),3.40−3.60(2H,m),4.17(2H,q,J=7.1Hz).
[参考例3](1R,3S,4S)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4S)−3−アジド−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(100mg)及びジ−tert−ブチルジカルボナート(133mg)を酢酸エチル(12mL)に溶解し、触媒量の10%パラジウム炭素を加え、水素気流下室温で12時間攪拌した。不溶物をろ過したのち、溶媒を減圧下留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製し、標題化合物(145mg)を無色固体として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.28(3H,t,J=7.1Hz),1.45(9H,s),1.38−1.57(2H,m),1.86−1.95(1H,m),2.05−2.17(1H,m),2.29−2.39(2H,m),2.61−2.68(1H,m),3.25−3.66(3H,m),4.17(2H,q,J=7.1Hz),4.53(1H,br.s).
[参考例4](1R,3S,4R)−4−アジド−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル及び(1R,3S,4S)−4−アジド−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4S)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(16g)及びトリエチルアミン(38mL)をジクロロメタン(150mL)に溶解し、−78℃に冷却後、同温にてメタンスルホニルクロリド(13mL)を滴下した。同温にて15分間攪拌したのち、0℃まで昇温し30分、さらに室温で2時間攪拌した。0.1規定塩酸を加えジクロロメタンで希釈したのち、有機層を分離し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下溶媒を留去し、粗製の(1R,3S,4S)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−メタンスルホニルオキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステルを得た。
上記生成物をN,N−ジメチルホルムアミド(100mL)に溶解し、室温にてアジ化ナトリウム(18g)を加え、75℃まで昇温して12時間攪拌した。溶媒を3分の1程度まで濃縮し、水及びAcOEtで希釈し3分間攪拌した。有機層を分離し、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下溶媒を留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:4)で精製し、標題化合物[(1R,3S,4R)−体、6.74g]及び[(1R,3S,4S)−体、1.32g]をそれぞれ無色固体として得た。
(1R,3S,4R)−体:
H−NMR(CDCl)δ:1.26(3H,t,J=7.1Hz),1.45(9H,s),1.38−2.33(6H,m),2.57−2.68(1H,m),3.77−4.20(4H,m),4.63(1H,br.s).
(1R,3S,4S)−体:
H−NMR(CDCl)δ:1.27(3H,t,J=7.1Hz),1.46(9H,s),1.53−2.30(6H,m),2.50−2.65(1H,m),3.42−3.72(2H,m),4.15(2H,q.J=7.1Hz),4.67(1H,br.s).
[参考例5](1R,2S,4R)−N−tert−ブトキシカルボニル−4−エトキシカルボニル−1,2−シクロヘキサンジアミン
Figure 2010021093
(1R,3S,4R)−4−アジド−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(5.4g)をエタノール(10mL)及び酢酸エチル(10mL)の混合溶媒に溶解し、触媒量の10%パラジウム炭素を加え、水素気流下室温にて20時間攪拌した。不溶物をろ過したのち、減圧下溶媒を留去し、標題化合物(4.7g)を淡黄色油状物として得た。
[参考例6](1S,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
(1S,4S,5S)−4−ヨード−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(J.Org.Chem.,1996年,61巻,8687頁)(89.3g)をエタノール(810mL)に溶解し、2規定水酸化ナトリウム水溶液(213mL)を加えたのち、室温で3時間攪拌した。溶媒を減圧下留去し、残さに水を加え、ジクロロメタンで抽出したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=17:3)で精製し、標題化合物(41.2g)を淡黄褐色油状物として得た。
〔α〕−58°(C=1.0,クロロホルム).
[参考例7](1S,3R,4R)−3−アジド−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
(1S,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(41g)をN,N−ジメチルホルムアミド(300mL)に溶かし、室温にて塩化アンモニウム(19.3g)、アジ化ナトリウム(23.5g)を順次加えたのち、75℃で13時間攪拌した。反応液をろ過し、ろ液を濃縮して400mLの溶媒を留去し、残さに先のろ取物を入れ、水を加え溶解させた。酢酸エチルで抽出し、有機層を水及び飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下溶媒を留去し、標題化合物(51.5g)を油状物として得た。
〔α〕+8°(C=1.0,クロロホルム)
[参考例8](1S,3R,4R)−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル
(1S,3R,4R)−3−アジド−4−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 エチルエステル(51.2g)及びジ−tert−ブチルジカルボナート(68.1g)を酢酸エチル(1000mL)に溶解し、5%パラジウム炭素を加え、室温下水素圧5kg/cmで16時間攪拌した。不溶物をろ過したのち、溶媒を減圧下濃縮し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=4:1)で精製し、ヘキサンを加え固化し、標題化合物(53.6g)を無色結晶として得た。
〔α〕+25°(C=1.0,クロロホルム).
[参考例9](±)−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
Figure 2010021093
(±)−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸(50g)をN,N−ジメチルホルムアミド(550mL)に溶解し、氷冷下トリエチルアミン(170mL)、ベンジルブロミド(61mL)を加え室温で12時間攪拌した。水を加え、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残さをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製し、標題化合物(70.8g)を赤褐色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.66−1.76(1H,m),2.00−2.13(3H,m),2.27−2.29(2H,m),2.58−2.65(1H,m),5.13(2H,s),5.66(2H,br.s),7.29−7.38(5H,m).
[参考例10](1R,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
Figure 2010021093
(±)−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(40g)をジクロロメタン(500mL)に溶解し、氷冷下4−クロロ過安息香酸(86g)を加え2時間攪拌した。10%チオ硫酸ナトリウム水溶液を加え20分攪拌したのち、有機層を分離し、飽和炭酸水素ナトリウム溶液及び飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:9)にて精製し、標題化合物(23.4g)と(1R,3R,4S)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(12.1g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.39−1.49(1H,m),1.75−1.82(1H,m),1.90−2.04(3H,m),2.30(1H,dd,J=14.9,4.9Hz),2.54−2.61(1H,m),3.12−3.14(1H,m),3.22−3.24(1H,m),5.12(2H,s),7.30−7.39(5H,m).
MS(FAB)m/z:233(M+H)
[参考例11](1R,3S,4S)−4−アジド−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(52.3g)をN,N−ジメチルホルムアミド(1000mL)に溶解し、塩化アンモニウム(21.9g)、アジ化ナトリウム(18.1g)を加え70℃に加熱して24時間攪拌した。溶媒を減圧下留去し、残さに水を加え、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、標題化合物(61.8g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.51−1.66(2H,m),1.91−1.98(1H,m),2.07−2.10(1H,m),2.27−2.32(1H,m),2.51−2.52(1H,m),2.81−2.86(1H,m),3.30−3.36(1H,m),3.70−3.75(1H,m),5.13(2H,s),7.30−7.39(5H,m).
[参考例12](1R,3S,4S)−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4S)−4−アジド−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(5.27g)をテトラヒドロフラン(25mL)に溶解し、トリフェニルホスフィン(5.53g)及び水(0.55mL)を加え室温で20時間攪拌した。反応液に、ジ−tert−ブチルジカーボナート(4.82g)を加え、さらに2時間攪拌を続けた。溶媒を減圧下留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=2:1)で精製し、標題化合物(6.22g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.44(9H,s),1.59−1.66(2H,m),1.88−2.00(2H,m),2.29−2.32(1H,m),2.80−2.85(1H,m),3.02(1H,br.s),3.42(1H,br.s),3.59−3.65(1H,m),4.56(1H,br.s),5.12(2H,q,J=12.5Hz),7.30−7.38(5H,m).
MS(FAB)m/z:350(M+H)
[参考例13](1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(2.54g)を酢酸エチル(15mL)に溶解し、触媒量の10%パラジウム炭素を加え水素気流下室温で20時間攪拌した。触媒をろ去し、ろ液を減圧下濃縮し、(1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸を無色油状物として得た。これをメタノール(8mL)とトルエン(15mL)の混合溶液に溶解し、氷冷下トリメチルシリルジアゾメタン2規定溶液(10mL)を加え室温にて30分攪拌した。溶媒を減圧下留去し、シリカゲルカラムクロマトフラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で精製し、標題化合物(1.82g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.44(9H,s),1.36−2.32(7H,m),2.74−2.82(1H,m),3.04(1H,br.s),3.33−3.47(1H,m),3.55−3.65(1H,m),3.68(3H,s),4.56(1H,br.s).
MS(FAB)m/z:274(M+H)
[参考例14](1R,3R,4S)−3−アジド−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル及び(1R,3R,4R)−3−アジド−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル(1.81g)をジクロロメタン(36mL)に溶解し、−78℃にてトリエチルアミン(4.6mL)、メタンスルホニルクロリド(1.63mL)を加え、30分後0℃まで昇温し、さらに30分攪拌した。1規定塩酸を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、粗製の(1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−(メタンスルホニルオキシ)シクロヘキサン−1−カルボン酸メチルエステルを得た。
粗製の(1R,3S,4S)−4−N−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−(メタンスルホニルオキシ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステルをN,N−ジメチルホルムアミド(23mL)に溶解し、アジ化ナトリウム(1.29g)を加え、70℃に加熱して12時間攪拌した。反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残さをフラシュカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=3:17)で精製し、(1R,3R,4R)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル(85mg)と(1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル(590mg)を無色油状物として得た。
(1R,3R,4S)−体:H−NMR(CDCl)δ:1.45(9H,s),1.35−2.35(7H,m),2.45−2.55(1H,m),3.73(3H,s),3.67−3.84(2H,m),4.70(1H,br.s).
MS(FAB)m/z:299(M+H)
(1R,3R,4R)−体:H−NMR(CDCl)δ:1.45(9H,s),1.56−2.25(7H,m),2.68−2.80(1H,m),3.70(3H,s),3.48−3.68(2H,m),4.56(1H,br.s).
MS(FAB)m/z:299(M+H)
[参考例15](1R,2S,4S)−N−(tert−ブトキシカルボニル)−4−メトキシカルボニル−1,2−シクロヘキサンジアミン
Figure 2010021093
(1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル(230mg)を酢酸エチル(8mL)に溶解し、触媒量の10%パラジウム炭素を加え、水素気流下20時間攪拌した。不溶物をろ去し、ろ液を減圧下濃縮し、標題化合物(220mg)を淡黄色油状物として得た。
[参考例16](1R,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
1)参考例9と同様の方法で、(1R)−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸(J.Am.Chem.Soc,1978年,100巻,5199頁)から、(1R)−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸 ベンジルエステルを得た。
2)参考例10と同様の方法で、上記の生成物から標題化合物を得た。
MS(FAB)m/z:233(M+H)
[参考例17](1R,3S,4S)−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
1)参考例13と同様の方法で、(1R,3S,4R)−3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステルから、(1R,3S,4S)−4−アジド−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステルを得た。
2)参考例12と同様の方法で、上記の生成物から標題化合物を得た。
MS(FAB)m/z:350(M+H)
[参考例18](1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル
Figure 2010021093
参考例14と同様の方法で、(1R,3S,4S)−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステルから標題化合物を得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.45(9H,s),1.52−1.66(2H,m),1.83−2.01(3H,m),2.20−2.28(1H,m),2.51−2.54(1H,m),3.77(2H,br.s),4.70(1H,br.s),5.15(2H,ABq,J=12.2Hz),7.33−7.38(5H,m).
MS(FAB)m/z:375(M+H)
[参考例19](1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 メチルエステル
Figure 2010021093
(1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸 ベンジルエステル(3.5g)をテトラヒドロフラン(130mL)、水(16mL)に溶解し、氷冷下水酸化リチウム(291mg)を加え、10分後室温に戻し攪拌を続けた。20時間後反応を停止し、溶媒を減圧下留去後得られた残渣をシリカゲルを用いるカラムクロマトグラフィー(メタノール:ジクロロメタン=1:20)に付し、(1R,3R,4S)−3−アジド−4−(N−tert−ブトキシカルボニルアミノ)シクロヘキサン−1−カルボン酸(3.34g)を淡黄色油状物として得た。これをメタノール(18mL)、トルエン(64mL)に溶解し、氷冷下トリメチルシリルジアゾメタン(2M溶液,6.1mL)を加え、10分後室温に戻して攪拌した。2時間後反応を停止し、溶媒を減圧下留去したのち、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:4)で精製し、標題化合物(3.35g)を無色油状物として得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.45(9H,s),1.57−1.63(2H,m),1.82−1.85(1H,m),1.95−1.99(2H,m),2.20−2.28(1H,m),2.48−2.51(1H,m),3.73(3H,s),3.78(2H,br.s),4.70−4.72(1H,m).
MS(FAB)m/z:299(M+H)
[参考例20](1S,3R,4S)−3−アミノ−4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−シクロヘキシルカルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1S,3R,4S)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−ベンジルオキシカルボニルアミノーシクロヘキシルカルボン酸 エチルエステル(1.26g)をアセトニトリル(20mL)中に溶解させ、メタンスルホン酸(0.97mL)を添加し、室温で6時間攪拌した。溶媒留去後、重曹水で中和、ジクロロメタンで抽出後、酢酸エチル10mLで3時間スラリー精製を行った。結晶をろ過後、乾燥し、標題化合物1.64gを得た。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ:7.29−7.52(5H,m,ArH),5.30(1H,brs,NH),5.08(1H,brs,OCHAr),4.12(2H,q,J=7.3Hz,OCHCH),3.59(1H,brs),2.48−2.55(1H,m,CH),1.89−1.96(2H,m,CH),1.79−1.81(2H,m,CH),1.40−1.59(2H,m,CH),1.26(3H,t,J=7.3Hz,OCHCH),1.17−1.29(1H,m,CH).
HRMS(ESI)exact mass calcd.for C1724 m/z 321.1813([M+H]),found:m/z 321.1814([M+H]).
[参考例21]ベンジル tert−ブチル {(1S,2R,4S)−4−[(ジメチルアミノ)カルボニル]シクロヘキサン−1,2−ジイル}ビスカルバメート
Figure 2010021093
エチル (1S,3R,4S)−4−{[(ベンジロキシ)カルボニル]アミノ}−3−[(tert−ブトキシカルボニル)アミノ]シクロヘキサンカルボキシレート(3.2g)をエタノール32mLに溶解した後、室温にて反応液に2M水酸化リチウム水溶液(11.4mL)を加え、3時間攪拌した。反応液に6N塩酸(2.6mL)を加えpH7に調整し、反応液をそのまま留去した。得られた残渣をDMF(32mL)を加え、ジメチルアミン・塩酸塩(2.48g)及び1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(1.54g)を加えた攪拌した。溶解後、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(2.19g)を加え、室温にて16時間攪拌した。反応液に酢酸エチルエステル及び水を加えて抽出し、水層に酢酸エチルエステルを加え抽出した。有機層をあわせ、水にて洗浄後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。溶媒を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、標題化合物2.94gを得た。
H−NMR(CDCl)δ:1.20−1.50(2H,m),1.44(9H,s),1.50−2.10(4H,m),2.60(1H,br.t,J=11.6Hz),2.93(3H,s),3.02(3H,s),3.70(1H,br.s),4.14(1H,br.s),4.65(1H,br.s),5.00−5.30(3H,m),7.26−7.40(5H,m).
[参考例22]tert−ブチル {(1R,2S,5S)−2−アミノ−5−[(ジメチルアミノ)カルボニル]シクロヘキシル}カルバメート シュウ酸塩
Figure 2010021093
<A法>
(1R,2R,4S)−2−[(tert−ブトキシカルボニル)アミノ]−4−[(ジメチルアミノ)カルボニル]シクロヘキシル メタンスルホネート(20.0g)のトルエン溶液(100mL)に室温にて、アジ化ナトリウム(7.14g)及びドデシルピリジニウム クロリド(7.80g)を加えた。60℃にて、72時間攪拌後、反応液に水を加え、有機層を飽和重層水、水にて洗浄後、有機層にメタノールを加え、7.5%Pd−C及びギ酸アンモニウムを加えて40℃で1時間攪拌した。Pd−Cをろ過除去後、溶媒を減圧濃縮し、これに含水アセトニトリル(200mL)及び無水シュウ酸(4.94g)を加え、室温下17時間攪拌し、結晶をろ取した。得られた結晶をアセトニトリル(200mL)に加えて、40℃にて24時間攪拌した。得られた結晶をろ取・乾燥し、標題化合物12.7gを得た。
H−NMR(DO)δ:1.30(9H,s),1.37−1.49(2H,m),1.63(1H,t,J=2.7Hz),1.72−1.83(3H,m),2.77(3H,s),2.80(1H,t,J=12.4Hz),2.96(3H,m),3.32(1H,d,J=12.2Hz),4.10(1H,br).
元素分析:Calc.C;50.70%、H;7.75%、N;10.96%
Obsd.C;51.19%、H;7.79%、N;11.19%.
<B法>
Figure 2010021093
ベンジル tert−ブチル{(1S,2R,4S)−4−[(ジメチルアミノ)カルボニル]シクロヘキサン−1,2−ジイル}ビスカルバメート(2.3g)のエタノール溶液(35mL)に、7.5%Pd−C(230mg)を加え、水素雰囲気下、16時間攪拌した。Pd−Cを濾去後、得られたろ液を減圧下濃縮した。得られた残渣に酢酸エチルエステル(20mL)及び無水シュウ酸(493.6mg)を加え、室温下17時間攪拌した後、結晶をろ取し、標題化合物1.93gを得た。各種スペクトルデータは上記<A法>で得たものと完全に一致した。
実施例1(1S,3R,4S)−4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−3−トリフルオロメタンスルホニルアミノ−シクロヘキシルカルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1S,3R,4S)−3−アミノ−4−ベンジルオキシカルボニルアミノーシクロヘキシルカルボン酸 エチルエステル(1.8g)をジクロロメタン10mL中に入れ、さらにトリエチルアミン(0.96mL)を連続的に入れ、−78℃に冷却した。無水トリフルオロメタンスルホン酸(0.93mL)を滴下し、1時間攪拌した。反応終了後、水を加え、分液操作後、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で精製し、標題化合物2.27gを得た。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ:7.29−7.38(5H,m,ArH),6.23(1H,brs,NHTf),5.06−5.13(3H,m,NH,CHAr),4.15(2H,q,J=7.3Hz,OCHCH),3.59(1H,brs),2.48−2.55(1H,m,CH),1.89−1.96(2H,m,CH),1.79−1.81(2H,m,CH),4.05−4.11(1H,m,CH),3.81−3.83(1H,m,CH),2.56(1H,brs),2.01−2.08(2H,m,CH),1.87−1.89(2H,m,CH),1.53−1.71(2H,m,CH),1.27(3H,t,J=7.3Hz,OCHCH).
HRMS(ESI)exact mass calcd.for C1823S m/z 475.1125([M+Na]),found:m/z 475.1126([M+Na]
実施例2(1S,3R,4S)−4−アミノ−3−トリフルオロメタンスルホニルアミノ−シクロヘキサンカルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1S,3R,4S)−4−ベンジルオキシカルボニルアミノ−3−トリフルオロメタンスルホニルアミノ−シクロヘキシルカルボン酸 エチルエステル(2.27g)をメタノール(20mL)中に入れ、引き続きPd/C(200mg)を入れ40℃で6時間攪拌した。反応終了後、セライトろ過をし、残渣を濃縮した。濃縮残渣に酢酸エチル20mLを入れ、3時間スラリー精製を行った、ろ過、乾燥後、標題化合物(1.33g)を得た。
H−NMR(400MHz,CDOD)δ:4.10(2H,q,J=7.2Hz,COCHCH),3.74(1H,s,NH),3.07−3.11(1H,m,CHNH),2.78−2.83(1H,m,NHCH),2.06(1H,dd,J=13.6,1.2Hz,CH),1.97(1H,dd,J=13.6,1.2Hz,CH),1.77−1.85(1H,m),1.68−1.71(1H,m),1.58−1.64(1H,m),1.42−1.51(1H,m),1.22(3H,t,J=7.2Hz,COCHCH).
HRMS(FAB)exact mass calcd.for C1017S m/z 319.0935([M+H]),found:m/z 319.0939([M+H]);[α]20 =+3.3(c=0.3,MeOH).
実施例3(1S,3R,4R)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−トリフルオロメチルスルホニルアミン−シクロヘキサンカルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1R,2S,4R)−3−tert−ブトキシカルボニル−4−エトキシカルボニル−1,2−シクロヘキサンジアミン(1.62g)をジクロロメタン(10mL)中に入れ、引き続きトリエチルアミン(0.96mL)を入れ、−78℃に冷却した。無水トリフルオロメタンスルホン酸(0.93mL)を滴下し、そのままの温度で1時間攪拌した。反応終了後、0℃まで温度を上げ、水を加えて反応を停止させた。分液後、有機層を濃縮し、ショートシリカゲルカラムクロマトグラフィに付し、標題化合物(2.27g)を得た。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ:4.13(2H,q,J=7.3Hz,COCHCH),3.61(2H,brs,NH),2.39(1H,brs,NH),1.88−2.08(4H,m,CH),1.55−1.68(2H,m,CH),1.46(9H,s,t−Bu),1.25(3H,t,J=7.3Hz,COCHCH).
HRMS(ESI)exact mass calcd.for C1525S m/z 441.1290([M+Na]),found:m/z 441.1283([M+Na]).
実施例4(1S,3R,4R)−3−アミノ−4−トリフルオロメタンスルホニルアミノ−シクロヘキサンカルボン酸 エチルエステル
Figure 2010021093
(1S,3R,4R)−3−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−トリフルオロメタンスルホニルアミノ−シクロヘキサンカルボン酸 エチルエステル1.26gをアセトニトリル20mL中に入れ、メタンスルホン酸(0.97mL)を入れて、6時間室温で攪拌した。結晶をろ取し、標題化合物のメタンスルホン酸塩を取得した。その化合物を重曹水で中和した後、ジクロロメタンで抽出し、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で精製し、標題化合物812mgを得た。
実施例5
シクロヘキサノン0.9mL及びp−ニトロベンズアルデヒド45.3mgをテトラヒドロフラン0.9mL及び水0.9mLの混合液に添加した。これに化合物(1a−1)又は化合物(1b−1)をp−ニトロベンズアルデヒド1モルに対して5モル%添加して、室温(25℃)で3〜4日間攪拌した。反応混合液を酢酸エチル3mLにて抽出、分液操作後、有機層を濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィにて精製して、アルドール付加体を74.9mg(収率99%、ジアステレオ比:7/93(syn/anti)、97%ee)得た。
Figure 2010021093
実施例5と同様にしてアルドール反応を行った結果を表1に示す。
Figure 2010021093
表1から明らかに、本発明の触媒を用いれば、1つの不斉源から合成された2つの触媒により、互いに異なる高純度のエナンチオマーが選択的に得られる。
実施例6
シクロペンタノン0.9mL及びp−ニトロベンズアルデヒド45.3mgをテトラヒドロフラン0.9mL及び水0.9mLの混合液に添加した。これに化合物(1a−1)又は化合物(1b−1)をp−ニトロベンズアルデヒド1モルに対して5モル%添加して、室温(25℃)で16〜22時間撹拌した。以下、実施例5と同様に処理して、アルドール付加体を69.9mg(収率99%、ジアステレオ比92/8(syn/anti)、93%ee)得た。
Figure 2010021093
実施例6と同様にしてアルドール反応を行った結果を表2に示す。
Figure 2010021093
実施例7
シクロヘキサノンに代えて2,2−ジメチル−1,3−ジオキサ−5−オンを用いる以外は、実施例5とほぼ同様にして、反応を行った。その結果を表3に示す。
Figure 2010021093
Figure 2010021093

Claims (4)

  1. 式(1)
    Figure 2010021093
    (式中、R及びRは、一方が水素原子、他方がアシル基を示し、Rはアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基を示す。*は不斉炭素原子を示し、RHN−及びRHN−は不斉炭素原子上で同一の立体配置を有する。)
    で表される光学活性ジアミノシクロヘキサンカルボン酸類又はそのブレンステッド酸塩からなる付加反応又は縮合反応用不斉有機触媒。
  2. 及びRの一方が水素原子であり、他方がアルカンスルホニル基又はハロゲノアルカンスルホニル基である請求項1記載の不斉有機触媒。
  3. がアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基である請求項1又は2記載の不斉有機触媒。
  4. 式(2)
    Figure 2010021093
    (式中、R及びRは水素原子又は有機基を示す)
    で表されるケトン類と式(3)
    Figure 2010021093
    (式中、Rは有機基を示す)
    で表されるアルデヒド類とを、請求項1〜3のいずれか1項記載の不斉有機触媒の存在下に反応させることを特徴とする式(4)
    Figure 2010021093
    (*は不斉炭素原子を示し、特定の立体配置を有し、R、R及びRは前記と同じ)
    で表される光学活性ケトアルコールの製造法。
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